美國國立健康研究院 魯白
弗吉尼亞大學 梅林
華盛頓大學 饒毅

人各有所好, 很難有眾所認同的世界上“最重要”的事物; 但是, 從人類社會的角度看, 很少人會認為人腦沒有關(guān)鍵作用,有少數(shù)人“持”此觀點也實質(zhì)上反證了正常腦的重要性。對腦的科學研究近年有顯著的進展, 一門新的交叉學科-神經(jīng)科學是過去二十多年中發(fā)展最為迅速的學科之一。它應用生命科學和物理科學，信息科學的綜合途徑，從分子、細胞到計算網(wǎng)絡(luò)、心理多個水平，對神經(jīng)系統(tǒng)的形成， 正常功能和異常病變進行研究。繼承和擴展中國的神經(jīng)科學研究, 對改善 現(xiàn)代中國社會的健康、推進中國傳統(tǒng)藥物工業(yè)和新型生物工程企業(yè)、和發(fā)展中國科學都是必需的。

神經(jīng)科學對社會健康的意義

對于社會的發(fā)展和人類的健康, 人腦所起的作用是世間任何事物不可替代的。神經(jīng)科學研究對每個年齡層次的人都有意義。出生前的胎兒神經(jīng)系統(tǒng)的形成和發(fā)育是正常腦功能的決定性基礎(chǔ)；兒童腦的可塑性發(fā)育是人才智力和健康心理形成的關(guān)鍵；成年人腦的有效工作取決于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中信息的高效傳遞和加工；老年人健康生活依賴于有無病理性衰變和神經(jīng)損傷。

從發(fā)達國家的經(jīng)歷來看，隨著以前常見病的減少和消失，影響人的高級功能的病如各種腦疾患占的比例會越來越高。這些疾病極大地影響人的健康，而且造成巨大家庭和社會負擔，轉(zhuǎn)用了本來可以用于社會發(fā)展的精力和經(jīng)費。美國九十年代初的統(tǒng)計結(jié)果，65歲以上的人患老年癡呆占百分之11，每年消耗1131億美元，精神疾病每年消耗351億，脊柱損傷消耗226億，中風消耗179億，癲癇和多發(fā)性側(cè)束硬化消耗55億。中國這方面統(tǒng)計尚不全，在北京、上海的初步統(tǒng)計顯示65歲以上的人患老年癡呆占百分之4.9，從健康史上看，中國人群腦疾患的整個趨勢是會不斷接近發(fā)達國家的。

人口素質(zhì)的核心是智力。提高人口素質(zhì)和控制腦疾患是世界性問題。而在中國，因為特殊的人口結(jié)構(gòu)，又是更突出的課題。每對夫妻只生一個孩子的政策使全社會普遍關(guān)注每一個兒童的健康成長，其中很重要的就是腦功能的發(fā)育和成長。“一胎”政策和醫(yī)療的改善造成老年人口比重增加，而且老年人的腦疾患也明顯增加，這就要求對老年人常見的腦疾患要有有效的預防和控制。這些都是神經(jīng)科學研究的課題。

所以，神經(jīng)科學不僅是世界的前沿科學，而且更是中國國情所迫切需要發(fā)展的學科。

神經(jīng)科學對社會發(fā)展的意義

神經(jīng)科學既是傳統(tǒng)藥物工業(yè)的主要基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)－生物工程的重要支柱之一。傳統(tǒng)藥物工業(yè)的成功很大一部分歸功于神經(jīng)藥理的研究。神經(jīng)藥理不僅僅是推出了大家可以想象的神經(jīng)系統(tǒng)或神經(jīng)疾患的藥物，如各種麻醉藥物、控制巴金森氏綜合癥的藥物、控制精神病的藥物、影響睡眠的藥物等；神經(jīng)藥理也推出了大部分心血管藥物，如很多控制血壓、心律、微循環(huán)的藥物都是靠影響神經(jīng)對心血管的調(diào)節(jié)，從而達到控制心血管的目的。治療呼吸系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的藥物，也依賴和借鑒神經(jīng)藥理的研究結(jié)果，比如一些控制鼻塞、哮喘的藥和控制胃酸的藥是調(diào)節(jié)神經(jīng)信號而產(chǎn)生作用。因為神經(jīng)藥理對大量藥物發(fā)展非常重要，所以世界上傳統(tǒng)藥物工業(yè)起家的大藥廠，靠神經(jīng)藥理為基礎(chǔ)的占了很大比重，迄今仍是藥物工業(yè)主力。

現(xiàn)代生物工程產(chǎn)業(yè)，是以分子生物學為基礎(chǔ)。這一新型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)還在快速發(fā)展，有大量企業(yè)興起，已經(jīng)有成功利潤的企業(yè)屈指可數(shù)。就在這些成功的企業(yè)中，神經(jīng)科學相關(guān)的藥物也很受重視。比如，包括老年癡呆在內(nèi)的神經(jīng)退行性變的危害之廣，使大家有共識其藥物市場是很大的。因此，美國幾家專攻神經(jīng)退行性變的生物技術(shù)公司，股票上市時曾創(chuàng)記錄。而且，靠傳統(tǒng)藥物工業(yè)起家的大藥廠在吸收和推進生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的過程中，也注重神經(jīng)科學有關(guān)的生物工程藥物。

神經(jīng)科學發(fā)展的科學意義

神經(jīng)科學是綜合性很強的交叉學科。它綜合了多門學科，對神經(jīng)系統(tǒng)進行全面的研究。它得益于這些學科，又推動這些學科；加速神經(jīng)科學的發(fā)展可以帶動一批相關(guān)學科的發(fā)展。

傳統(tǒng)上，神經(jīng)科學來源于生理學、生物化學、生物物理學、藥理學、解剖學、胚胎學、神經(jīng)病學和精神病學。在七十年代初神經(jīng)科學形成單獨的學科，到八十年代定型。分子生物學、遺傳學、影象學、計算網(wǎng)絡(luò)(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))和認知科學等對神經(jīng)科學的促進在近十到二十年很為明顯。

以前，神經(jīng)科學的各亞學科側(cè)重單一的研究策略。神經(jīng)解剖學發(fā)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)；神經(jīng)生理學分析神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞的基本規(guī)律；生物物理學研究神經(jīng)細胞的物理特性；神經(jīng)生物化學找到神經(jīng)系統(tǒng)的主要化學成份；神經(jīng)遺傳學了解影響神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的遺傳因素，這些基礎(chǔ)科學部分成神經(jīng)科學中的神經(jīng)生物學部分。神經(jīng)藥理學一方面尋找治療疾病的藥物，另一方面用分子作為工具來探索神經(jīng)系統(tǒng)的功能；神經(jīng)病理學著重神經(jīng)、精神疾病的解剖結(jié)構(gòu)變化；神經(jīng)病學和精神病學主要是疾病的臨床分析和治療；放射學僅起輔助臨床診斷的作用；而心理學更是與自然科學缺乏聯(lián)系。

現(xiàn)代神經(jīng)科學的發(fā)展使其各亞學科有活躍的相互作用。這即表現(xiàn)在多學科的技術(shù)交叉上，也體現(xiàn)于學術(shù)思想和概念的交融上�，F(xiàn)在，當神經(jīng)生物學家用分子生物學發(fā)現(xiàn)一個基因及其產(chǎn)物分子后，要用多個途徑研究它在神經(jīng)系統(tǒng)形成和功能中的作用：可用免疫學技術(shù)輔助，靠解剖學觀察來定位基因產(chǎn)物在神經(jīng)系統(tǒng)什么部位存在，以生物物理學手段分析基因產(chǎn)物對神經(jīng)細胞電活動的影響，用生理學方法研究它在信息傳遞中的作用。這些基本特征了解后，也可進一步用轉(zhuǎn)基因技術(shù)或基因剔除技術(shù)來增加或減少基因產(chǎn)物的存在量，然后研究腦的高級功能的變化，如通過行為的分析看學習記憶是否受影響，或通過行為、病理等分析看是否導致了疾病的發(fā)生。這些綜合研究可以揭示特定的基因是否參與腦的高級功能、或影響神經(jīng)系統(tǒng)的疾病發(fā)生。現(xiàn)代影象學在神經(jīng)科學中的應用是物理科學與生命科學相互作用的一個范例。正電子掃描和功能性核磁共振等無創(chuàng)性成象技術(shù)使人們觀察活體腦的美夢成為可能；而神經(jīng)系統(tǒng)的精細和復雜也要求和驅(qū)使這些技術(shù)不斷改進和提高。神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞是控制論早期就感興趣的問題。人腦具有所有人造機器所不及之處，信息科學一方面可以它為研究目的，一方面可以借鑒其優(yōu)點，以改善人造機器。

因為神經(jīng)科學高度綜合性的特點，神經(jīng)科學的發(fā)展能夠有助于驅(qū)動一系列相關(guān)學科，這也是國際上對神經(jīng)科學高度重視的從學術(shù)發(fā)展角度來考慮的原因�，F(xiàn)代神經(jīng)科學綜合了分子生物學、細胞生物學、解剖學、組織學、發(fā)育生物學、生理學、生物化學、生物物理學、遺傳學、藥理學、免疫學、病理學、神經(jīng)病學、精神病學、影象學、計算網(wǎng)絡(luò)、控制論、心理學、認知科學等多門學科。推動神經(jīng)科學發(fā)展可以帶動多門相關(guān)學科的發(fā)展。

國際社會和國際科技界對神經(jīng)科學的重視

國際社會對神經(jīng)科學很重視。美國總統(tǒng)和國會定九十年代為“腦的十年”，歐洲推出“歐洲腦十年”，日本有二十年“腦科學時代”等計劃，都是為了推動神經(jīng)科學。美國國立健康研究院1997年度投入直接與神經(jīng)科學有關(guān)的經(jīng)費為18億美元，是其人類基因計劃的10倍多。美國國家科學基金會總共22億年經(jīng)費中，用于神經(jīng)科學的經(jīng)費與其對數(shù)學、物理和化學這種大學科的研究經(jīng)費在相近數(shù)量范圍。日本“腦科學時代”計劃年投入1000億日元(約8億美元)，總投入2萬億日元，為其“超級鋼材計劃”的10倍。這些投入一方面是為人的健康，一方面也期望對腦的研究揭示新的奧秘能推動藥物工業(yè)和生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并有助于將來改進人造機器如計算機。

從國際科技界看，早在50年代，一批控制論的先驅(qū)就注重神經(jīng)系統(tǒng)。從60年代起，一批分子生物學的開創(chuàng)者，包括DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者、英國科學家克里克，紛紛轉(zhuǎn)向神經(jīng)科學的研究領(lǐng)域，使神經(jīng)科學的發(fā)展有更多高質(zhì)量的人員加入研究行列。神經(jīng)科學的發(fā)展速度也表現(xiàn)在其從業(yè)人員的增長速度上。美國神經(jīng)科學會于1970年成立時僅500多會員，到1998年已有2萬9千以上了，這個上升趨勢還未進入平臺期。每年學會年會都有2萬多人參加。作為參考的數(shù)字：美國數(shù)學會成立于1888年，現(xiàn)有會員3萬; 美國物理學會成立于1899年，現(xiàn)有會員4萬。這樣看，神經(jīng)科學的規(guī)模已經(jīng)不在數(shù)理科學的亞學科的規(guī)模，而是與大學科的規(guī)模在一個數(shù)量級了。這個比較結(jié)果，并不意味著神經(jīng)科學與數(shù)學科學或物理科學在科學領(lǐng)域的比較，但是卻反映了神經(jīng)科學研究人員和梯隊的發(fā)展規(guī)模和趨勢。

中國的神經(jīng)科學規(guī)模較小，但是有很長歷史，有一些優(yōu)秀工作。如果能在已有基礎(chǔ)上加強和擴展中國的神經(jīng)科學，順應世界科學發(fā)展大勢，可以對中國人口的健康和社會發(fā)展作出貢獻，并促進一批相關(guān)的生命科學、物理科學、信息科學或心理科學中的學科發(fā)展。