美國的「腦計劃」（BRAIN Initiative）
是一項已有9年歷史、投入了24億美元的神經科學項目，由歐巴馬政府於2013年發起，旨在解析860億個神經細胞及其彼此間形成的數以萬億計的連接，迄今已碩果纍纍。
項目發表的大量論文結合數百萬神經細胞的遺傳特徵、形狀、位置和電活動數據，確定了小鼠、狨猴以及人類的主要運動皮質區的100多種細胞類型。
而眼下，BRAIN計劃即將追加大規模資金，升級至2.0版本。9月22日，NIH宣布將提供超過6億美元資金用於「廣泛而持續地推動」揭開人類大腦的奧秘，創建全世界最全面的腦圖，並設計能將特定分子靶向特定腦細胞群的新方法。
（預計到2026年，BRAIN計劃的歷史總投入會超過50億美元。）
從索爾克研究所到杜克大學，再到麻省理工學院-哈佛大學的博德研究所，全美各地的科學團隊都會參與到BRAIN 2.0中。若項目進展順利，人類將有望回答關於複雜大腦的基本問題：
大腦中全部細胞的類型分別是什麼？它們如何相互連接？疾病會令大腦的工作方式發生何種變化，對此我們又能做些什麼？
到目前為止，事實證明上述問題很難回答明白；研究人員從個別研究里獲得了一些信息，但要揭開大多數謎團，我們還得指望大規模、高投資、全方位的學術努力。
腦科學領域的人類基因組計劃
艾倫腦科學研究所的神經科學家埃德·萊恩（Ed Lein）將BRAIN項目類比為腦科學領域的人類基因組計劃：「我真的認為它就像人類基因組計劃。我們現在有能力像定義基因一樣定義細胞，這是全方位深入理解生物學和疾病的基礎。」
BRAIN計劃的主任、神經科學家約翰·奈（John Ngai）博士表示：「大腦是高度複雜的器官，就像一台超出人類現有認知的計算機。我們還無法理解其內在聯繫和組織原則，因此需要更好的工具（也就是BRAIN計劃的目標）。」
BRAIN計劃迄今已資助大約1200項研究工作，並產出5000份出版物；另一方面，腦計劃的成果也切實改善了一些人的生活：
2021年，加州大學舊金山分校的研究人員破譯了一名超過15年沒說話的癱瘓男子的大腦信號，並利用他的說話意圖生成了屏幕上的詞語。
2021年11月，貝勒醫學院的學者啟動一項針對抑鬱症病人的臨床試驗，測試深部腦刺激對患者的健康益處——該方法使用電震動
（electrical jolts）來刺激大腦迴路，已證明對帕金森病等疾病確有成效。
根據奈博士的說法：「上述成果都是基於10年前——甚至可能是5年前——的科幻小說概念的實驗。」
大手筆的BRAIN 2.0旨在進一步開拓新成果。11項撥款將被用於創建一幅「包羅萬象」的大腦圖譜，一套描繪所有神經細胞及其組織方式的清單和地圖。艾倫腦科學研究所將領導項目的一個關鍵部分：繪製人類以及狨猴和獼猴的全腦地圖。
艾倫研究所所長曾紅葵表示：「我們知道大腦皮層前部與腦幹後部的神經元類型迥異。但不知道它們具體有何不同，也不知道其多樣性程度。」
就現階段來看，得到BRAIN資助的科學家已成功繪製小鼠大腦的圖譜，並計劃儘快發表這些成果。
尋找各類腦細胞的方位
科學家將藉助眾多尖端技術來研究人類及其他靈長類動物。
對於一部分研究者來說，一種被稱為「空間轉錄組學」（spatial transcriptomics）的技術能幫助他們知曉不同細胞所在的位置。
施展此技時，研究者需先分解腦組織，分離出細胞核，再藉助基因測序了解細胞中哪些基因是活躍的。科學家可通過對大量細胞進行空間轉錄組學分析，發現傾向於使用同組基因的細胞群，然後觀察腦組織薄片，尋找這組被激活的基因，從而確定目標細胞所在位置。
根據萊恩的說法，上述工作是一項「大膽的任務」，因為人類的大腦比小鼠的大了3000倍，他們將使用來自大約6個人的屍檢組織構建初始腦圖，並計劃公開此成果。
這足以帶來一套基礎版的大腦地圖集，不過要想真正了解個體間神經差異，還須分析更多樣本。
萊恩認為即便是初始腦圖也足以幫助科學家探索未知——確定被某種神經系統疾病破壞的細胞類型，抑或找到可能致病的某種細胞，等等。舉個例子，萊恩帶領的團隊正研究阿爾茨海默病患者大腦，並已確定於病中死亡或增加的細胞類型。
幾十萬個USB也裝不下的腦數據…
索爾克研究所的專家將聚焦50個腦區，嘗試了解它們如何隨年齡增長而變化。研究負責人約瑟夫·埃克（Joseph Ecker）稱，他們計劃使用大約30個樣本，樣本來源包含從嬰兒至七八十歲老者的各年齡段人群。
埃克團隊會重點關注表觀遺傳變化。此類變化並不改變細胞的遺傳密碼，而以其他方式（包括對DNA的化學修飾，以及改變基因組的包裝和組織形式等）控制基因表達。
「生命周期的每個階段，都有可能發生影響這些細胞類型的疾病。我們希望了解正常大腦如何發育，以便將其與各種疾病狀態進行比較。」
埃克另外指出，理解大腦基因調控背後的規則能幫助研究人員精確靶向特定的細胞類型——這也是BRAIN 2.0的另一大目標，要知道有7項撥款都用於開發可靶向特定腦區的實驗工具。
除了上文介紹的繪製大腦圖譜和開發靶向工具，BRAIN 2.0還有一項重大使命，那便是了解神經網絡的連接陣列：相隔遙遠的兩塊腦區內的細胞，彼此之間有著怎樣錯綜複雜、千絲萬縷的聯繫？
另一方面，BRAIN計劃的科學家們面臨一個極大挑戰——如何處理並以清晰易懂的方式向公眾展示自己的結果。要知道僅一個索爾克研究所的團隊就可能產生11 PB的數據（1PB=1048576GB），足以填滿近17.2萬個USB驅動器。
用曾紅葵的話說：「這將是我們最大的難題。不只難在是數據收集，也難在傳達。」
資料來源：
NIH launches the next stage of its 『human genome project』 for the brain
END