乔治·丘奇谈“大脑活动图谱”

张文韬/编译

BAM计划发起人之一的乔治·丘奇

去年夏天，六位科学家提出一项雄心勃勃的绘制人类大脑活动图谱(BAM)计划，该计划如果成功，其影响力足以与人类基因组计划(HGP)相媲美。哈佛大学医学院的遗传学家乔治·丘奇（George Church）是该计划的六位发起人之一，他同时也是HGP和个人基因组计划（PGP）的创始人之一。在接受《哈佛医学新闻》采访时，他对BAM项目本质、目标和所面临的挑战逐一作了较为详尽的阐述。

共识一致：着手推进BAM计划

问：什么是大脑活动图谱（BAM）计划？

答：开展BAM的目的是让我们可以从复杂的神经网络中读写单个神经元。大家知道，数量巨大且非常广泛的神经回路使大脑的各个不同部位联成一体，人们试图能够从中得到总体和局部两个水平的解析。这和HGP非常相似，开始我们的能力只限于了解单个基因、或者在较低水平上测序整个基因组，但我们需要同时获得这两种测试数据，进而对整个基因组进行单个碱基水平的解析。这也是BAM的技术推进路线图，旨在降低解析成本和提高质量，最终能在任意范围的神经回路里开展单个神经元解析。

问：您说这与HGP相似。那么不同之处何在？

答：在HGP中，许多技术进步来得太迟了。我不想BAM也是如此。HGP完成后其衍生的技术成百万倍地降低了成本，如果我们早点拥有这些技术就好了。我认为，BAM的设计应该具有更大的灵活性，同时更着眼于技术以及可解读性上；并且，HGP对小规模研究团体的支持和接受度也不够。我认为，给一些小实验室提供参与一些大项目的机会，往往会产生一些意想不到的结果，甚至会改变通常由几个大实验室之间竞赛的格局。

问：提出BAM有其怎样的背景故事？

答：我们中的大部分人都是从事跨学科研究的。这些从事合成生物学、纳米技术和神经科学领域的科学家，2011年9月在英国的奇切利礼堂会晤时意识到，如同1984年从美国犹他州阿尔塔开始的HGP一样，BAM也是如此。好在大家目标一致，虽然还不十分确定，但我们感觉技术已经成熟。在一起构思BAM过程中我们六个人视野同步，决定开始撰写提案，组织研究。

问：为什么去年才提出这个项目？

答：在构思中，我们经常会发现技术进步与应用之间的差距，诸如许多合成生物学、纳米化学、光学纤维等领域的技术进步没有被整合、交叉，难以实现质的飞跃。因此也不可能产生会影响神经生物学发展的相关技术。好在（科学界或者我们）目前基本已经形成共识——若干新技术已足够成熟并可结合应用于神经生物学。

问：通过BAM，您最想解决什么问题？

答：我们希望得到对自然状态的最基本的了解，而这只有当认识达到一定的深度和广度才能实现。我们希望深刻地理解医学病理、人的日常情绪以及创造力的产生，等等，同时也希望看到在成本、准确性、全面性和低侵入性等方面的巨大改善。后者是工程上的障碍，而不是某些特定的科学发现。

组织经验：项目成败之关键

问：您认为基础科学、临床护理，甚至说得更广泛些，整个社会的哪些方面可以从中获益？是否可以先从基础科学谈起？

答：对于基础科学而言，可以帮助科学家们更好地开展现有的研究，使时间分辨率更全面，拥有更多的手段进行复杂性日益增加的相关神经网络的假设验证。

问：您预计最大的挑战在哪里，是技术、组织还是社会道德？

答：首先，最重要的是安全。这就是为什么我在一开始要从人谈起。从组织的角度来看，我认为我们必须小心，不要刻意构建巨无霸般的组织，而且能让一些小型实验室受益，让其与大型实验室有个比对。同时，通过一些途径来鼓励符合成本效益的即用技术，没有必要只依赖大型公司或研究所。

问：在技术上或将面临哪些挑战呢？

答：真正的挑战是改变人们的思维定势，避免自满。如果我们取得十倍的进步，不能只是说“太好了，我们可以休息十年了。”相反（人们）应该不断寻找下一个十倍的进步。此外，如何调整优先次序、光学研究组和合成生物学研究组的关系是竞争还是互相促进，就在于我们如何优化这些跨学科的团队。

问：哈佛医学院对BAM的贡献如何？

答：波士顿是世界基因组学的中心，这里具有开展大科学项目的组织经验。在哈佛医学院，神经生物学系的迈克·格林伯格（Mike Greenberg）拥有一个世界级的团队，他们的很多研究课题或将启发和受益于任何技术进步。此外，哈佛大学具有世界顶级的干细胞研究小组，以及威斯生物工程学院具有项目所需的跨学科力量，这里的机械和生物工程师可以并肩工作。哈佛-麻省理工博德研究所从事的各种不同生物医学研究，真正代表了最好的小科学——在资源和效率上有着大科学的背景。