2003年4月，人类基因组计划（简称HGP）提前完成之后，生物学领域下一个伟大的、更富有挑战性的任务应该是进一步认识人类的大脑。因此，美国一组顶尖科学家建议实施大脑活动图谱（BAM）计划，通过对单个神经元进行实时观测，跟踪整个大脑活动的踪迹。《新科学家》杂志在线版近日发表了题为《绘制大脑活动图谱：神经科学的神圣新使命》一文，从诸多方面对拟议中的BAM计划进行了详尽分析。

    今年初，欧盟决定资助10亿欧元开展为期10年的“人类脑计划”，旨在建立一个由计算机模拟的完整大脑。该计划是迄今规模最大的神经科学研究项目，是人类朝着加深了解大脑工作机理的目标所迈出的重要一步。瑞士洛桑联邦理工学院神经系统学家马克拉姆将负责领导协调包括法、美、德等国的87家研究机构开展脑模型的模拟，即使用超级计算机模拟所掌握的人类大脑的所有情况，其中包括模拟脑细胞活动、大脑各部位的化学特性和相互间的连接性等问题。科学家认为这项研究将有助于诊断疾病、进行药物测试，甚至有助于开发基于人类大脑模型的超级计算机。

    HCP是在毫米水平上研究连接大脑各区域的脑纤维，绘制出不同大脑区域之间的主线路图，进而揭示这些连接在个体间的差异。与之不同的是，BAM计划的目标是在神经元水平上进行研究，绘制何种神经纤维在何时放电，以及它们是以何种方式同步发生的图谱。

    如何在完好保护脑颅的同时，对大脑内大量神经元活动进行实时成像是一项严峻的技术挑战。要实现这种目标，研究人员需要开发一些非侵入性技术以记录大脑内单个神经元的放电情况。

    某些研究小组已经开始采用一些新方法，例如西雅图艾伦脑科学研究所的“MindScope计划”。该计划旨在绘制小鼠视觉皮层图谱，该研究团队将染料或者与钙分子相结合的基因工程蛋白质注射到大脑内，来确认神经元放电的位置。当单个神经元放电时，钙分子将会流入细胞内，进而激活染料或蛋白质。

    另一种成像速度更快的技术虽能记录大脑神经元的电活动情况，但其所采用的导线是侵入性的，且往往相当大。为了解决导线体积过大这一问题，卢克斯实验室正在制造一种微细的硅基纳米导线，这种导线与一批电极相连接，可以同时记录多个神经元的放电情况。采用这种技术，研究人员能够对任何既定神经元的位置进行三角测量。由于体积微小，这种导线较其他导线的破坏性小，但依然需要实施侵入性植入手术。卢克斯团队已经利用昆虫对该技术进行了测试，现在正进行小鼠实验。卢克斯指出，其最终目标是同时对100万个神经元进行定位并记录其活动。

    对于所有这些以光为基础的技术来说，令其困扰的问题就是大脑的密度。无论何种技术，如果只能告诉人们神经元受到光线照射后能够放电，但若不能探测到这些光，那么这种技术将毫无用处。目前最好的显微镜可以探测到大脑内3至4毫米处发射的光，这足以观察到小动物大脑皮层内发射的光信号，但依然无法观察到海马体等更深层部位所发射的光信号。哥伦比亚大学神经学家拉斐尔·尤斯特说：“正因如此，我们将需要重新设计显微镜的基本概念。”

    还有一些人担忧，该计划的目标和研究方法虽然具有深远的意义，但其研究线路过于狭窄。加州大学洛杉矶分校神经心理学家苏珊·布克哈默说，“最好的研究应该是在多种水平上进行详尽研究，并将其结果相互结合”，而不是仅仅集中于神经元和神经纤维之间的连接上。她指出，尽管BAM计划的大脑图谱很有用，但可能依然无法解释诸如意识和认知功能等现象，而这些现象则需要从更大范围的量级上加以解释。

    如果BAM计划能够获得批准，它能否像将HGP执行期间那样取得迅即进展，依然有待观察。但其支持者当然很乐观。哥伦比亚大学神经学家尤斯特就指出，我们从HGP所取得的巨大成就中获取的经验就是“预测往往过于保守”。