人脑的结构图
人脑的结构图
人脑是有哪些组成，是咋组成的
不区分大小写匿名
大约有140亿到160亿个细胞 神经细胞有100亿人的大脑有100多亿个神经细胞，每天能记录生活中大约8600万条信息。据估计，人的一生能凭记忆储存100万亿条信息。 如能把大脑的活动转换成电能， 相当于一只20瓦灯泡的功率。 根据神经学家的部分测量，人脑的神经细胞回路比今天全世界的电话网络还要复杂1400多倍。 每一秒钟，人的大脑中进行着10万种不同的化学反应。 人体5种感觉器官不断接受的信息中，仅有1%的信息经过大脑处理，其余99%均被筛去。 大脑神经细胞间最快的神经冲动传导速度为400多公里/小时 人脑细胞有140——160亿条，被开发利用的仅占1/10。人脑子里储存的各种信息，可相当于美国国会图书馆的50倍，即5亿本书的知识。 大脑的四周包着一层含有静脉和动脉的薄膜，这层薄膜里充满了感觉神经。但是大脑本身却没有感觉，即使将脑子一切为二，人也不会感到疼痛。 人的大脑平均为人体总体重的2%，但它需要使用全身所用氧气的25%，相比之下肾脏只需12%，心脏只需7%。神经信号在神经或肌肉纤维中的传递速度可以高达每小时200英里。 人体内有45英里的神经。 人的大脑细胞数超过全世界人口总数2倍多，每天可处理8600万条信息，其记忆贮存的信息超过任何一台电子计算机。
人的心理是人脑的产物。人脑的结构是怎样的呢？ 人的神经系统，其中包括人脑，是由无数的神经细胞即神经元组成的。每个神经元在结构上大致都可分成细胞体和突起两部分。细胞体里面有一个细胞核，外部包着一层细胞膜。突起分树突和轴突两种，树突多而短，像树枝似的，它和细胞膜组成树突区，是对刺激最敏感的地方。轴突即轴索，往往很长，它的末端分细叉，称轴索末梢，（图1）它和下一个神经细胞的树突区或细胞体、或轴索末梢相接触，称为突触，中间有一个约0.000002厘米宽的间隙，叫做突触空隙。轴索末梢有突触囊，囊内有大量的小泡，称为突触小泡，泡内储存一种化学物质，突触传递就是靠这种化学物质来完成的，它就叫做化学递质或介质（图2）。& &&& 　　神经细胞在静止时，细胞膜内外有一定数值的电位差，膜外钠离子浓度大于膜内，使膜外电位高；钾离子浓度大于膜外，使膜内电位低。当神经细胞的树突区接受刺激时，胞膜外的钠离子渗透到胞膜内，反而形成膜内电位高，膜外电位低，由于电位高低不同而产生电流，形成导电现象。电流冲动本来是沿神经纤维两端双向传递的，因为传到树突区一端时，树突末端不能释放出化学递质而停止，变成事实上的单向传递，沿轴索传到末梢，刺激突触囊，释放出化学递质并进入突触空隙中去，进而刺激下一个神经细胞的树突区，引起第二个细胞膜的电位改变，产生电流冲动，如此传递下去。神经细胞之间的冲动传递，是神经活动的基本形式。& 　　神经元的复杂连接构成神经系统。神经系统包括中枢神经系统和外周神经系统两大部分。& 　　中枢神经系统是由脑和脊髓组成的。脑的上层是两个大脑半球，在大脑半球的下面的后部是小脑。和大脑半球连接的是脑干，它包括间脑（包括丘脑和下丘脑，或称视丘、下视丘）、中脑（又称顶脑或四叠体）、桥脑和延脑（图3）。& 　　大脑两半球包括表面灰质部分和里面白质部分。灰质部分叫大脑皮层或大脑皮质，它是神经系统的最高级的中枢，揭开头盖骨即可看到它，呈灰色的凹凸沟回状，约厚2－3厘米，面积约两千多平方厘米。皮层有约140亿个神经细胞，由表至里共分六层：小细胞、颗粒细胞、锥体细胞、较密的颗粒细胞、较大的锥体细胞、梭状细胞。& & 　　每个半球有一条中央沟（又叫中央裂），横切半球，还有一条在半球的基底面沿着边缘转向后方的深谷叫脑侧沟。中央沟和脑侧沟之前的部分叫额叶；枕骨下的半球后部叫枕叶；在枕叶之前、中央沟之后的半球顶部称顶叶；在脑侧沟后、枕叶前的半球侧部叫颞叶（图4）。& 　　经生理心理学家研究鉴定，额叶的功能主要是主管人的智慧；额叶的后部主管人的动作，称为运动区；顶叶主管人的感觉、知觉，称感觉区；枕叶主管视觉，称为视觉区；听觉区在颞叶上部，嗅觉区在颞叶下部（图4）。但是，大脑皮层的功能定位并非绝对的，各个功能区也不是互相孤立的，它们之间有一定的代偿作用，即当某一功能区发生故障时，其他功能区也可代行其部分功能；同样，大脑皮层某些功能受到损伤时，也往往会影响到该功能以外的其他一些功能。现代生理心理学研究证实，大脑皮层除有功能定位外，还有功能联合和调节作用。& 　　丘脑是传出、传入神经的“转运站”，起着神经通路的“中间站”作用。下丘脑能控制延脑和自主神经，它的功能很多，人的情绪、动机、行为（如吃喝行为、性行为、攻击行为等）都受它支配。& 　　小脑主管动作协调及平衡；中脑主管视觉（使瞳孔变化）和听觉；桥脑帮助人睡眠与觉醒；延脑是人的生命中枢，主管呼吸、血液循环、胃蠕动等等，维持人的生命。& 　　脊髓是中枢的延续部分，是中枢神经和外周神经的通路，并且是低级的反射中枢，主管先天的、简单的反射活动，像脚被火烫就立即收回。& 　　外周神经系统由躯体神经系统和自主神经系统组成。& 　　躯体神经有43对，其中脑神经12对，脊神经31对，分感觉神经系统（传入神经）和运动神经系统（传出神经）两大类，分布到身体的各部分。传入神经将感觉信息传入大脑，传出神经将大脑的指令传出，使肌肉收缩或使腺体分泌。& 　　自主神经包括交感神经系统和副交感神经系统，因为它一般不受意志的支配，能自动调节，故称“自主神经”。交感神经和副交感神经的生理作用是相反的，前者兴奋时，后者就抑制；后者兴奋时，前者就抑制（图5）。&& 　　自主神经的功能是支配内脏器官的，又叫植物神经。& 　　中枢神经系统通过外周神经系统联接身体各个器官，组成复杂而统一的有机联系。这里，中枢神经系统特别是大脑，是最高的司令部，外周神经好比是司令部的“专用电话线”，这些“电话线”，有的将各个器官的感觉信息传入大脑，是感觉神经；有的将大脑的命令传到各个器官上，使其运动，是运动神经；而专管内脏器官的，是植物神经。
等待您来回答
人文学科领域专家人脑解剖结构图谱软件的设计与实现--《哈尔滨工业大学》2008年硕士论文
人脑解剖结构图谱软件的设计与实现
【摘要】：数字化人脑图谱是目前人脑科学研究的一个重要方面。早期人脑图谱在神经解剖研究、教学与日常应用中发挥了较大作用,但形式单一,内容固定,平面图形形式难以使医生建立脑内解剖结构的三维形象,而且不能进行数字化处理和存储,图谱与病人实际数据的对准应用受到严重的限制。数字化脑图谱弥补了以上缺点,在神经解剖教学、手术计划和模型驱动分割等方面发挥着重要作用。
本文介绍了一种人脑解剖结构图谱软件的设计和实现过程。该软件是一个适用于学生、教师、科研工作者的交互式参考工具,主要应用于神经解剖教学中。
按照软件工程的基本思想,对软件进行了需求分析和总体结构的设计,把它分为二维模块、三维模块和辅助模块。分析了二维模块中的Talairach图谱和MR图像以及三维模块中脑部组织三维模型数据的来源以及对以上数据进行的处理。二维模块有探索和测试两种模式,探索模式有图像标记、测量距离、设置三维平面、搜索、存储和清除六个功能,允许用户对二维图谱做交互式操作。测试模式有“在那里?”和“是什么?”两个功能,允许用户对学习的效果做基本的测试。三维模块是基于OpenGL实现的,使用户能够看到脑部组织的三维形象,从而提高对脑部组织的结构和相互位置关系的认识,重点研究了脑部组织解剖标签的树状结构和模型拾取操作。
本软件是在Visual C++集成开发环境下开发的,经过测试,能够在神经解剖教学中发挥较大作用,同时对神经学方面的科研工作有一定的帮助。
【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：TP391.41【目录】：
摘要3-4Abstract4-7第1章 绪论7-15 1.1 课题背景及意义7-8 1.2 数字化人脑图谱的制作方法8-10 1.3 国内外研究现状10-14
1.3.1 国外研究现状10-13
1.3.2 国内研究现状13-14 1.4 本课题的主要研究内容14-15第2章 软件总体设计15-19 2.1 软件需求分析15-16 2.2 软件模块划分16-18
2.2.1 二维模块16-17
2.2.2 三维模块17-18 2.3 软件的开发工具与系统环境18 2.4 本章小结18-19第3章 数据来源和处理19-31 3.1 二维模块的数据19-23
3.1.1 图谱19-23
3.1.2 磁共振图像23 3.2 MR图像与Talairach图谱的配准和融合23-26
3.2.1 MR图像与Talairach图谱的配准23-24
3.2.2 MR图像与Talairach图谱的融合24-26 3.3 二维模块数据的存储方式26-27 3.4 三维模块的数据27-30
3.4.1 数据来源和处理27-28
3.4.2 OBJ文件格式简介28-30 3.5 本章小结30-31第4章 二维模块的设计与实现31-44 4.1 界面31-32 4.2 数据的读取和显示32-35 4.3 图谱解剖标签的建立35 4.4 探索模式的设计和实现35-42
4.4.1 图像标记36-39
4.4.2 测量距离39-40
4.4.3 设置三维平面40-41
4.4.4 搜索41
4.4.5 其他功能41-42 4.5 测试模式的设计和实现42-43
4.5.1 “在哪里？”功能的设计和实现42-43
4.5.2 “是什么？”功能的设计和实现43 4.6 本章小结43-44第5章 三维模块的设计与实现44-53 5.1 界面44-45 5.2 脑部组织解剖标签的树状结构45-50
5.2.1 树状数据结构45-46
5.2.2 解剖标签树状结构的描述46-48
5.2.3 解剖标签树状数据结构的建立48-49
5.2.4 递归思想在树状结构中的应用49-50 5.3 三维场景中模型拾取的实现50-52
5.3.1 基于OpenGL选择模式的拾取方法50-52
5.3.2 选择缓冲区中数据格式的分析52 5.4 本章小结52-53结论53-54参考文献54-58致谢58
欢迎：、、)
支持CAJ、PDF文件格式
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库
李星;[D];上海交通大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库
罗述谦,吕维雪;[J];国外医学.生物医学工程分册;1999年01期
王亚云,武胜昔,李云庆;[J];解剖科学进展;2002年03期
黄三发;陈福民;陈小灿;;[J];计算机应用与软件;2007年12期
向南平,江资斌
,左廷英;[J];微型电脑应用;2002年10期
聂红;[J];医学信息;2004年06期
罗述谦,阎华;[J];中国生物医学工程学报;2004年06期
罗述谦;[J];中国医疗器械杂志;2001年02期
罗述谦,阎华;[J];中国医学影像技术;2001年09期
张敬敏,蒋力培,邓双成;[J];中国医学影像技术;2004年07期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
高学全;潘建明;刘建卫;陈泽霖;郭义;;[J];安徽中医学院学报;2009年06期
李强,鲍苏苏;[J];安阳师范学院学报;2003年02期
周玉石;贾新;袁勇;;[J];地下空间与工程学报;2007年01期
魏琼,蒋湘宁;[J];北京林业大学学报;2003年03期
周永新,罗述谦;[J];北京生物医学工程;2002年01期
周政;[J];本溪冶金高等专科学校学报;2004年01期
林雯;林旭云;陈慧;;[J];成都大学学报(自然科学版);2011年01期
孔垂柳;;[J];长春大学学报;2009年10期
胡静妍;孙鹏;李霖;;[J];测绘工程;2007年04期
黄声享;沈凤娇;张翠峰;;[J];测绘工程;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库
刘建卫;郭义;翟伟;孟向文;;[A];2011中国针灸学会年会论文集（摘要）[C];2011年
韦康南;姚立纲;许庆芳;王伟;;[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
孙少燕;唐焕文;唐一源;;[A];大连理工大学生物医学工程学术论文集（第2卷）[C];2005年
刘宇;郭龙江;李金宝;;[A];黑龙江省计算机学会2009年学术交流年会论文集[C];2010年
王程;杨静;张倩;;[A];计算机技术与应用进展·2007——全国第18届计算机技术与应用（CACIS）学术会议论文集[C];2007年
刘卓;徐秀英;王博亮;;[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
林海鸣;李超雄;陈跃;谢永财;;[A];第四届第三次全国中西医结合临床教育会议论文集[C];2011年
李骞;范茵;郑庆梅;;[A];第二届长三角气象科技论坛论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库
陈彦;[D];中南大学;2010年
葛雯;[D];东北大学;2009年
苏虎;[D];西南交通大学;2002年
王国锋;[D];西北工业大学;2003年
李七渝;[D];第三军医大学;2004年
游箭;[D];第三军医大学;2005年
陈菁;[D];重庆大学;2005年
孙宇臣;[D];天津大学;2005年
何元烈;[D];华南理工大学;2006年
周五一;[D];第一军医大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库
穆伟斌;[D];哈尔滨工程大学;2010年
韩蕾;[D];中国海洋大学;2010年
柴艳丽;[D];广西民族大学;2010年
陈孟夏;[D];大连交通大学;2010年
齐小飞;[D];西安电子科技大学;2011年
丁维维;[D];西安电子科技大学;2010年
李阳;[D];江南大学;2011年
孙野;[D];吉林大学;2011年
刘淑;[D];北京交通大学;2011年
王蕾;[D];大连海事大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库
罗述谦,闫华,王萍;[J];北京生物医学工程;2000年04期
秦晓薇;;[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年06期
於文雪,罗立民,傅瑶,舒华忠,BernardG[J];电子学报;2000年02期
李七渝,张绍祥,王平安,刘正津,林支付,谭立文,谢永明;[J];解剖学报;2005年06期
邓旭阳,周淑秋,郭新宇,苑春颖;[J];计算机工程与应用;2004年25期
王学军;沈连婠;朱绍源;;[J];机械工程师;2006年02期
谢逢,罗立民,田雪芹,胡刚;[J];自动化学报;1997年04期
栗亚,钱晓平;[J];生物医学工程学杂志;2004年04期
黄绍辉,王博亮,黄晓阳;[J];中国临床解剖学杂志;2004年05期
罗述谦,阎华;[J];中国生物医学工程学报;2004年06期
中国博士学位论文全文数据库
汤煜春;[D];山东大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库
邹晖;[D];东南大学;2004年
李博文;[D];上海交通大学;2008年
裴巍;[D];上海交通大学;2008年
董志远;[D];哈尔滨工业大学;2007年
罗哲;[D];上海交通大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
李辉;李金莲;李云庆;;[J];山西医科大学学报(基础医学教育版);2000年S1期
刘立伟;张煦;罗钢成;;[J];山西医科大学学报(基础医学教育版);2000年S1期
赵伟;马保华;张庆莉;康敏;禹卉;段德刚;宋卫华;;[J];山西医科大学学报(基础医学教育版);2000年S1期
王勇,韩九强,张新曼;[J];微电子学与计算机;2004年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库
王立振,刘润华;[J];空军雷达学院学报;2003年04期
尹士伟;张光年;郭新宇;;[J];微计算机信息;2007年09期
汪木兰;张崇巍;徐开芸;;[J];制造业自动化;2006年02期
詹先义,张蓓,詹浩,姚国文;[J];现代教育技术;2000年04期
刘洁,裴继红;[J];计算机工程与应用;2004年18期
孙少斌,刘长征;[J];电脑编程技巧与维护;1997年05期
孙友生;谢明红;;[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年09期
杨东梅,朱胜缘,路伟成;[J];应用科技;2004年02期
许婷;景艳龙;;[J];地理空间信息;2009年02期
李刚,张凤军,吴睿,刘华明;[J];计算机辅助设计与制造;1999年08期
中国重要会议论文全文数据库
马志昊;刘海洋;杨晓丹;;[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
张秀芬;裴承慧;胡志勇;;[A];第十四届全国图学教育研讨会暨第六届制图CAI课件演示交流会论文集（下册）[C];2004年
孙玉莲;;[A];中国农业工程学会2011年学术年会（CSAE 2011）论文摘要集[C];2011年
曹素云;劳彩莲;孔娅;;[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
闫志闯;秦文振;李琦;吴杉;;[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
周丽华;;[A];’2004计算机应用技术交流会议论文集[C];2004年
简季;吴剑;杨武年;曾涛;戴晓爱;;[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
单显明;徐国鑫;赵志宏;;[A];'2010系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2010年
虞红;蔡继红;;[A];中国体视学学会图像分析专业、中国体视学学会仿真与虚拟现实专业、中国航空学会信号与信息处理专业第一届联合学术会议论文集[C];2000年
梁柳青;;[A];面向21世纪的图学教育——第十二届全国图学教育研讨会暨第三届制图CAI课件演示交流会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库
通讯员　 黄超;[N];中国教育报;2006年
本报记者　 朱伟光 通讯员　 黄超;[N];光明日报;2006年
高天赋;[N];黑龙江日报;2006年
通讯员　 高继慧 黄超;[N];中国教育报;2006年
关轶男 屈兵
郭铭华;[N];黑龙江日报;2008年
陈华;[N];科技日报;2007年
张志强;[N];北方法制报;2006年
黄超 记者　 李笑冰;[N];中国教育报;2006年
李兵;[N];锦州日报;2006年
孙晶晶;[N];中国证券报;2008年
中国博士学位论文全文数据库
任雪昆;[D];哈尔滨工业大学;2008年
刘扬;[D];哈尔滨工业大学;2006年
于英;[D];哈尔滨工业大学;2009年
邵兵;[D];哈尔滨工业大学;2006年
孙宁;[D];哈尔滨工业大学;2006年
任胜乐;[D];哈尔滨工业大学;2007年
朱晓明;[D];哈尔滨工业大学;2007年
刘长运;[D];哈尔滨工业大学;2007年
苏统华;[D];哈尔滨工业大学;2008年
高献忠;[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库
刘波;[D];哈尔滨工业大学;2008年
赵雪峰;[D];燕山大学;2005年
曹荣生;[D];哈尔滨工程大学;2007年
于航;[D];哈尔滨工程大学;2007年
王玲群;[D];哈尔滨工程大学;2009年
张秀程;[D];沈阳工业大学;2007年
教传艳;[D];沈阳工业大学;2007年
王为;[D];哈尔滨工业大学;2006年
白巨辉;[D];哈尔滨工业大学;2006年
李忠庆;[D];哈尔滨工业大学;2007年
&快捷付款方式
&订购知网充值卡
400-819-9993
800-810-6613
《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司
同方知网数字出版技术股份有限公司
地址：北京清华大学 84-48信箱 知识超市公司
出版物经营许可证 新出发京批字第直0595号
订购热线：400-819-82499
服务热线：800-810-91813
在线咨询：
传真：010-
京公网安备74号详细解读欧洲人脑计划-看点-虎嗅网
详细解读欧洲人脑计划
当我们还在把“最强大脑”当娱乐时，国外对人脑的研究已到了这个程度
来源：编辑：虎嗅
作者注：欧盟人脑计划于2013年入选了欧盟的未来旗舰技术项目，获得了10亿欧元的资金支持，也成为了全球范围内最重要的人类大脑研究项目。目前对于人类大脑研究的重要性和意义已无需赘述，国内对人工智能和神经认知的讨论也日益增多，但却非常浅显，关于欧盟人脑计划的介绍仅是几篇简短的新闻稿，而“百度大脑”的出现也只是吸引了一下眼球而已。因此，笔者想通过对欧盟人脑计划的详细描述为关注这个领域的研究机构、互联网公司和爱好者提供一些有实际意义的参考和灵感。同时，也想让大家感觉一下，当我们还在把“最强大脑”当娱乐时，国外对人脑研究的重视和执行已经到了何种程度。或许在将来我们依然能看到那个熟悉的画面：我们一边在流水线上加工着廉价的大脑硬件，一边幸福的谈论着国外的人脑技术是如何超乎想象和令人兴奋。就像我们今天谈论计算机、互联网和iPhone一样。理解人类大脑是21世纪科学领域最重大的挑战之一。如果我们能对此良好应对，则可以更好的洞悉大脑原理，研发新的大脑疾病的治疗方法，并能建立一套全新的、革命性的信息通信技术（Information and Communications Technologies ，以下简称ICT）。本文节选自HBP（人脑计划，Human Brain Project，以下简称HBP）执行报告，其认为，信息通信技术和生物学的融合已经到达了一个奇点——它可以将我们一直梦寐以求的掌握人类大脑变为现实。正是这种可行性促使研究者发起HBP的预研究项目（HBP-PS），预研究由欧盟资助，为期一年，300多名来自神经认知学、医学和计算科学的专家集聚一堂来开发一种新的ICT以便更好的研究大脑并在此基础上开展各种应用。2013年，该项目入选了欧盟的未来旗舰技术项目（Future & Emerging Technologies，以下简称FET，另一个项目是石墨烯），将从欧盟委员会获得10亿欧元资金支持，为期十年。一、项目背景和综述研究者发现在大脑研究过程中我们一直以来面临的最大障碍是各项大脑研究工作及产生数据的碎片化。当今的神经认知学领域的研究非常富有成效但缺乏系统性。它得到的众多数据描述了大脑众多区域内不同生理组织的不同层次，而这些研究样本又来自于不同发育阶段的不同物种。现阶段，研究者迫切需要将这些数据进行整合，以更好的展示出各部分如何组合并形成统一的、多层次的研究体系。生物学和信息通信技术的不断融合给了我们实现这个伟大目标的机会。新的基因测序和成像技术、新的显微镜观测技术使我们观测大脑的方式发生了彻底改变。借助互联网和云计算，我们可以轻易的将分布在世界各地的研究机构和医疗机构的数据进行高效整合。神经信息学为我们提供了更先进的数据分析方法，帮助我们构建无比详尽的大脑图谱并进行共享，鉴定别我们各自的知识缺陷和盲点，并在实验数据缺失时通过技术手段对参数值进行预测。而对于大脑庞大且复杂的生理细节，超级计算机的出现也使得建立和模拟各种大脑模型成为可能。这些技术将加速我们对大脑的理解，也能在另外两个领域给与我们启发，一是针对大脑疾病全新预防和治疗方式；二是能够变革产业、经济和社会的更为先进的计算技术。二、大脑研究的新基础HBP追求四大目标，每一个目标都是以现有工作为基础，并成为下一步研究的触发点。1、数据采集筛选过的、必要的战略数据来绘制人脑图谱并设计人脑模型，同时吸引项目外的研究机构来贡献数据。当今的神经认知学已经积累了海量实验数据，大量原创研究带来了层出不穷的新发现。即便如此，构建多层次大脑图谱和统一的大脑模型所需的绝大部分核心知识依然缺失。因此，HBP的首要任务是采集和描述筛选过的、有价值的战略数据，而不是进行漫无目的的搜寻。HBP-PS定义了数据研究的三个重点：1）老鼠大脑的多层级结构。此前研究表明，对老鼠大脑的研究成果同样适用于所有的哺乳类动物。因此，对老鼠大脑组织的不同层级间关系的系统研究将会为人脑图谱和模型提供关键参考。2）人脑的多层级结构。老鼠大脑的研究数据在一定程度上可以为人脑研究提供重要参考，但显然两者存在根本区别。为了定义和解释这些区别，HBP的研究团队应采集关于人类大脑的战略数据，并尽可能积累到已有的老鼠大脑数据的规模，便于对比。3）人脑功能和神经元结构。弄清大脑结构和大脑功能之间的联系是HBP的重要目标之一。HBP会把三分之一的研究重点放在负责具体认知和行为技能的神经元结构上，从其他非人类物种同样具备的简单行为一直到人类特有的高级技能（例如语言）。2、理论定义数学模型，解释不同大脑组织层级与它们在实现信息获取、信息描述和信息储存功能之间的内在关系。如果缺乏统一、可靠的理论基础，我们很难解决神经科学在数据和研究方面碎片化的问题。因此，HBP应包含一个专注于研究数学原理和模型的理论研究协调机构，这些模型用来解释大脑不同组织层级与它们在实现信息获取、信息描述和信息储存功能之间的内在关系。作为这个协调机构的一部分，HBP应建立一个开放的“欧洲理论神经科学研究机构”（European Institute for Theoretical Neuroscience），以吸引更多项目外的优秀科学家参与其中，并充当创新性研究的孵化器。3、ICT平台建立一套综合的ICT平台系统，为神经认知学家、临床研究者和技术开发者提供服务以提高研究效率。HBP的第三个目标是建立一个汇集多个ICT平台的统一技术系统，其具备充分的技术潜力来应对一种全新的基于ICT的人脑研究任务。我们建议组建六大平台，神经信息系统、人脑模拟系统、医疗信息系统、高性能计算系统、神经形态计算系统和神经机器人学系统。1）神经信息系统。HBP的神经信息平台将为神经科学家提供有效的技术手段，使他们更加容易的对人脑结构和功能数据进行分析，并为绘制人脑的多层级图谱指明方向。此平台还包含神经预测信息学的各种工具，这有助于对描述大脑组织不同层级间的数据进行分析并发现其中的统计性规律，也有助于对某些参数值进行估计，而这些值很难通过自然实验得出。在此前的研究中，数据和知识的缺乏往往成为我们系统认识大脑的一个重要障碍，而上述技术工具的出现使这一难题迎刃而解。2）人脑模拟系统。HBP会建立一个足够规模的人脑模拟平台，旨在建立和模拟多层次、多维度的人脑模型，以应对各种具体问题。该平台将在整个项目中发挥核心作用，为研究者提供建模工具、工作流和模拟器，帮助他们从老鼠和人类的大脑模型中汇总出大量且多样的数据来进行动态模拟。这使“计算机模拟实验”成为可能，而在只能进行自然实验的传统实验室中是无法做到这一点的。借助平台上的各种工具可以生成各种输入值，而这些输入值对于HBP中的医学研究（疾病模型和药物效果模型）、神经形态计算（应用于神经形态硬件的大脑模型）、神经机器人研究（应用于具体认知和行为任务的神经回路模型）至关重要。3）高性能计算系统。HBP的超级计算平台将为建立和模拟人脑模型提供足够的计算能力。其不仅拥有先进的百亿亿次级超级计算技术，还具备全新的交互计算和和可视化性能。4）医疗信息系统。HBP的医疗信息系统需要汇集来自医院档案和私人数据库的临床数据（以严格保护病人信息安全为前提）。这些功能有助于研究者定义出疾病在各阶段的“生物签名”，从而找到关键突破点。一旦研究者拥有了客观的、有生物学基础的疾病探测和分类方法，他们将更容易找到疾病的根本起源，并相应的研发出有效治疗方案。5）神经形态计算系统。HBP的神经形态计算平台将为研究者和应用开发者提供他们所需的硬件和设计工具来帮助他们进行系统开发，同时还会提供基于大脑建模多种设备及软件原型。借助此平台，开发者能够开发出许多紧凑的、低功耗的设备和系统，而这些正在逐渐接近人类智能。6）神经机器人系统。HBP的神经机器人平台为研究者提供开发工具和工作流，使他们可以将精细的人脑模型连接到虚拟环境中的模拟身体上，而以前他们只能依靠人类和动物的自然实验来获取研究结论。该系统为神经认知学家提供了一种全新的研究策略，帮助他们洞悉隐藏在行为之下的大脑的各种多层级的运作原理。从技术角度来说，该平台也将为开发者提供必备的开发工具，帮助他们开发一些有接近人类潜质的机器人，而以往的此类研究由于缺乏这个“类大脑”化的中央控制器，这个目标根本无法实现。4、应用HBP的第四个主要目标是可以成功的体现出为神经认知学基础研究、临床科研和技术开发带来的各种实用价值。——统一的知识体系原则。本项目中的“人脑模拟系统”和“神经机器人系统”会对负责具体行为的神经回路进行详尽解释，研究者可利用它们来实施具体应用，例如模拟基因缺陷的影响、分析大脑不同层级组织细胞减少的后果，建立药物效果评价模型。并最终得到一个可以将人类与动物从本质上区分开来的人脑模型，例如，该模型可以表现出人类的语言能力。这些模型将使我们对大脑的认识发生质的变化，并且可以立即应用于具体的医疗和技术开发领域。——对大脑疾病的认识、诊断和治疗。研究者可充分使用医疗信息系统、神经形态计算系统和人脑模拟系统来发现各种疾病演变过程中的生物签名，并对这些过程进行深入分析和模拟，最终得出新的疾病预防和治疗方案。这项工作将充分体现出HBP项目的实用价值。新诊断技术在疾病还未造成不可逆的危害前，就能提前对其进行诊断，并针对每位患者的实际情况研发相应的药物和治疗方案，实现“个人定制医疗”，这将最终有利于患者治疗并降低医疗成本。对疾病更好的了解和诊断也会优化药物研发进程，更好的筛选药物测试候选人和临床测试候选人，这无疑有益于提高后期的实验成功率，降低新药研发成本（目前每种药物的研发成本约10亿欧元）。——未来计算技术。研究者可以利用HBP的高性能计算系统、神经形态计算系统和神经机器人平台来开发新兴的计算技术和应用。高性能计算平台将会为他们配备超级计算资源，以及集成了多种神经形态学工具的混合技术。借助神经形态计算系统和神经机器人平台，研究者打造出极具市场应用潜力的软件原型。这些原型包括家庭机器人，制造机器人和服务机器人，它们虽然看起来不显眼，但却具备强大的技术能力，包括数据挖掘、机动控制、、视频处理和成像以及信息通信等。三、社会伦理考虑到HBP的研究和技术带来的巨大影响，该项目会组建一个重要的社会伦理小组，来资助针对HBP项目对社会和经济造成的潜在影响的学术研究，该小组会在伦理观念上影响HBP研究人员，管理和提升他们的伦理道德水平和社会责任感，其首要任务是在具有不同方法论和价值观的利益相关者和社会团体之间展开积极对话。四、项目的三大阶段HBP将持续十年，分为三个重要阶段。最初两年半（“ramp-up” phase，上升期），HBP将专注于ICT平台初始版本的建立，并为该平台收集筛选过的战略数据。此阶段结束时，ICT平台能够为本项目及项目外的研究者所正常使用。接下来四年半（“operational phase”，运营期），项目会加强战略数据的收集以及平台新功能的补充，同时也会积极展示该ICT平台在神经人认知学的基础研究、医疗应用和未来计算技术方面的重大价值。最后三年（“sustainability phase”，稳定期），项目会继续上个阶段的工作并努力实现自负盈亏——让这个平台上创造出来的功能和知识成为欧洲科学研究和产业发展的永久性资产。五、成本估计HBP的整体投资将接近11.9亿欧元，其中第一阶段需要8000万欧元，第二阶段需要6.73亿欧元，第三阶段需要4.37亿欧元。六、HBP的管理和经营HBP将是一个持续十年的庞大的跨学科的研究项目，包含了来自二十多个国家的合作方，且耗资巨大。因此，我们经营管理机制必须具备强大且灵活的领导力，保证ICT平台真正变成一个共同体资源来共享和合作。HBP合作方建立监督机制，各类监督活动也会贯穿项目始终。希望接入ICT平台的研究项目必须经过完备的竞争和筛选过程，而且此过程会向全球科学界进行公开。七、HBP的影响HBP将极大加速人类对人脑结构和功能的全面理解，有助于人类更好的研究大脑疾病并发现更加优化的治疗方案，也会帮助人类开发基于人脑机理的革命性的信息通信技术。从对科学研究的影响来说，HBP收集的数据以及ICT提供的各种技术手段将帮助我们克服之前神经科学研究碎片化的问题，为我们深入了解大脑结构和功能之间的关系提供了全新的视角。该项目将使研究者有机会解开当今神经认知领域的诸多研究难题，包括大脑的学习和记忆，神经编码原理，甚至是人类感觉和意识的神经原理。HBP也会给医学带来重大影响，加速新诊断工具和治疗方式的研发。考虑到大脑疾病的高额成本，即使很小的进步也会产生巨大的经济效益和社会效益。降低药物研发成本、提高药物成功率也会使制药产业获益良多。核心模型和技术由欧洲研究者和机构开发出来，这将极大提高欧洲制药产业在全球脑部疾病新药领域的竞争优势，而该领域的市场潜力巨大。通过将大脑研究整合至ICT平台，HBP将有足够的话语权来决定计算机技术的未来发展方向。项目中用到的超级计算、人机交互和可视化、全方位模拟和云计算等技术会更多的为产业和消费者服务，开始一个良性循环，需求增长导致规模效应和成本下降，而成本的下降会进一步刺激需求，使超级计算机等技术能够更加广泛的应用于产业界和学术界。这些功能需要先进的软件支持，而欧洲在这方面拥有强大的竞争优势。HBP在神经形态计算和神经机器人学方面的研究工作会促使低功耗系统加速发展，以逐渐接近人类水平。虽然这些技术不会取代过去50年驱动欧洲发展的传统计算机技术，但它们深具潜力的应用范围和战略意义也同样重要。HBP如果可以在此领域占据领先地位，则将会对保持欧洲在世界经济中的竞争地位起到关键作用。微信公众号：机器之心（AlmostHuman2014），微信个人号：zhaoyunfeng1984&文章为作者独立观点，不代表虎嗅网立场
您可能感兴趣的文章
要评论？请先或者，您也可以快捷登录：
爱生态网站长-郑伦
：2位说的都有道理，各奖励20分
：翻译是很有意义的。有时候胜过一堆解读
研究者，规划者，沟通者
He's Timtim.
永远的学生
我是农伯伯，从事生鲜电商，喜欢...
人生最精彩的，不是实现梦想的瞬...
不务正业的投资经理，菜鸟级科技...
Ta的文章(10)
收录此文章的文集
2周内自动登录