神经科学正进入一个合作时代，在这个时代中，许多国家大型科学项目所产生的强大新技术将对科学、医学和社会产生巨大影响。协调这些国际计划以及确保新技术的广泛应用和数据的开放共用，将使其价值成倍增加，同时可从中挖掘创造力和新知识。
神经科学的新时代
神经科学在过去几十年间经历了巨大增长和发展。这一领域始于一个多世纪前，两位杰出人物Cajal和Sherrington分别对神经系统的结构和功能进行了研究。1966年，这些方法被象征性地统一成一门学科，创建了哈佛第一个神经生物学系。近几十年以来，该领域已扩展到与分子遗传学结合以解释神经系统的生物物理学、细胞学和发育。今天，我们有机会通过了解神经回路和系统（各种规模的神经元连接网络）如何工作来将这些方法联系起来。在该领域中的挑战是捕捉由神经元相互作用产生的系统功能状态的快速变化，其本质上不是通过单个神经元的检查来揭示的。
神经科学的核心目标可定义为破解神经代码——破译神经元间活动的时空模式与动物行为或人的精神状态之间的关系。虽然通过一次研究一个神经元能学到很多，但科学家普遍认为多个神经元的集合所显示的特性决定了功能状态。因此，我们必须通过测量多个神经元的活动来捕捉这些功能状态，然后以因果的方式调控神经回路。由于许多人类疾病含有遗传因素，我们还需要将遗传方法纳入这些研究中。最后，我们需要分析和计算能力来理解所产生的结果。这些需求是新的全球大脑计划的核心。
国际大脑项目
在过去五年中，许多国家均推出了大型神经科学计划，这在一定程度上是意识到神经科学即将产生非凡跨越的反应。2016年9月，洛克菲勒大学和哥伦比亚大学在纽约共同主办了一次会议（由美国国家科学基金会和卡夫利基金会赞助），汇聚了来自世界各地的神经科学家和神经科学行政人员，他们报告了各自的计划（ 图1，网络链接参见表1）。
2013年，白宫推出了“美国脑计划”——通过推动创新型神经技术开展大脑研究计划（Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative，BRAINI）。该计划最初在卡夫利基金会和盖茨基金会、维康信托基金会和艾伦脑科学研究所支持举行的会议中形成，一组科学家提出了脑活动图谱项目（Brain Activity Map Project）：通过将物理学中的方法和人才导入神经科学实现完整神经回路中神经元活动的系统测量。
美国前总统奥巴马在2013年正式启动“脑计划”后，美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）召集的一个工作组在其“BRAIN 2025”报告中详细阐述并扩展了这些理念，这为在动物模型和人类中对不同时空尺度下的神经回路和系统进行系统分析提供了详细的计划。此后，NIH、美国国家科学基金会、美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）和美国情报高级研究计划署（Intelligence Advanced Research Projects Activity，IARPA）等联邦机构制定了目前在美国和海外300多个实验室实施的BRAINI资助项目。目前的年度预算超过3亿美元，该项目预计在其生命周期中将得到数十亿美元的新研究资金的支持，其中15亿美元已经承诺给NIH。
同时，欧盟启动了“人类大脑项目”（Human Brain Project，HBP），这是一个由欧盟委员会未来和新兴技术项目及成员国共同资助的为期10年的旗舰项目，预计总预算为10亿欧元。HBP的根源为“蓝脑项目”（Blue Brain Project），这是在瑞士进行的一项大规模脑数据收集和模拟计划。HBP的目标是为大脑研究和认知神经科学发展科学基础设施；收集和传播描述大脑及其疾病的数据；模拟大脑；创建大脑理论和建立大脑模型；以及开发脑启发计算、数据分析和机器人。
2014年，日本推出了“大脑/通过疾病研究的创新型神经技术绘制图谱（Brain/Mapping by Innovative Neurotechnologies for Disease Studies，Brain/MINDS） ”项目。这项计划的三个目标是使用一种寿命短的小型灵长类动物——狨猴，开展大脑功能、结构和遗传学研究；开发创新型工具以监测和调控各层面的神经元活动；并建立脑疾病的生物标志物。
2016年，韩国宣布了一项为期十年、耗资1.6亿美元的脑图谱项目。关注的领域是大脑顶叶的图集和解决衰老相关脑部疾病的脑图谱，两者是发展国家脑科学基础设施的综合计划的一部分。
有些国家作为合作伙伴正在参与这些现有的国际合作行动，有时是通过私人基金会，有时是通过国家筹资机制参与。加拿大和丹麦科学家，其研究被美国脑计划评为优秀，他们的研究由主办国或灵北基金会资助；两国也通过自己的项目资助研究。非政府组织（如卡夫利基金会、西蒙斯基金会、艾伦脑科学研究所、 加拿大大脑研究所、大脑和行为研究基金会以及霍华德休斯医学研究所）均通过各自活动为大型大脑项目作出了贡献。
前述去年9月份的会议还强调了建立自己的大型大脑项目的国家。中国是走得最远的，虽然其大脑项目尚未正式启动。在中国，认知研究将沿着一条轴线指向人类脑部疾病，并沿着另一条轴线指向人工智能。中国神经科学家正在开发灵长类的食蟹猴和恒河猴作为疾病模型；使用新的CRISPR技术，已开发出模拟一些人类疾病的转基因猕猴。讨论中的领域包括脑机接口和大脑训练游戏。
澳大利亚、以色列、德国、法国和英国由其代表们介绍了他们目前和计划中的大脑研究工作。会议听众中有来自俄罗斯、伊朗、巴勒斯坦和古巴的科学家，他们表达了对这些国家的脑科学和潜在项目的兴趣。可以毫不夸张地说，大脑项目正在全世界蓬勃发展。
潜在国际神经科学合作项目
神经科学家可仿效的国际合作模式是什么? 一个鼓舞人心的示例是最近为检测到引力波而庆祝的1000多名成员的激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitation Wave Observatory，LIGO）实验室的成功建立。LIGO的领导人之一David Shoemaker在上述会议上解释道， 这一大型项目的成功部分是由于合作。LIGO成功的关键在于科学领导者的协调，他们的愿景和决心对项目的成功至关重要。最后，核心项目之外的成员的奖励——LIGO相关的数据、专业知识和中央基础设施的访问权，极大地增加了每名研究者的个人兴趣。
神经技术中心
也许对于不同国家大脑项目的国际合作来说，最有力的示例是大型仪器的共享，对于天文学 （望远镜）、物理学 （粒子加速器）、电子学 （铸造厂）、计算机科学 （超级计算机）、空间科学 （太空站）和结构生物学（光束线），共享已成为惯例。这方面并没有被忽视，“国际大脑站”或“脑天文台”，这些术语已被用于设想大规模神经科学设施。
在神经科学的若干领域，已有一个区域、国家或国际规模的资源汇集进行大规模仪器分享的案例。对于连接组学，需要一种特殊的基础设施，以电子显微镜平台的形式进行脑组织的系统超微结构重建。此外，为尖端的磁成像或光学成像建立共享设施可以降低费用，并且可以最大限度地提高专业知识。其他工具中，用于神经生理学的光纤和致密电极阵列可在专门的铸造厂中进行。一些项目将从具有先进超级计算机的联合数据中心获得益处。除了诸如康奈尔大学的纳米制造机构和HHMI/Janelia先进成像中心这样的示例外，美国能源部还有超级计算机、光束线、铸造厂等例子可供采用和模仿。
数据门户
在现代社会，除了物理神经技术中心外，合作可以是虚拟的，尤其是计算工作。理想中，单个门户网站可以作为数据存储库、图集、代码集合以及交互式生态系统的入口，来自世界各地的研究人员可在云中一起工作和合作。虚拟数据设施可以为国际合作和通用数据标准提供重要推动力，如“无国界神经数据计划”（NeuroData Without Borders Initiative）。分享神经科学数据和工具并一起工作以存储、分析、整合和建模神经科学数据，是NSF（美国国家科学基金会）和HBP（欧洲人类大脑项目）特别关注的领域。
虚拟中心
许多科学家也正在考虑和规划专门针对具体项目的虚拟中心。在这些联盟中，研究同一重点问题、大脑相同部分或相同行为的实验室团队，被汇聚在一起有效工作。其中一些联盟负责基层工作，有些联盟是由像西蒙斯基金会这样的资助机构在其全球大脑项目中发起的。
无国界资金资助
由于科学家在追求和创造知识的过程中从一个国家移动到另一个国家这一点非常有意义，所以资金资助也应该如此。HBP正体现了这一点，但仅在欧盟合作伙伴国家内；美国的脑计划通过向世界任何国家的任何研究人员提供资金迈出了另一步，只要拟议的项目被审查部门认为值得研究。全球大脑计划可开辟一种可被其他领域效仿的模型来倡导这种形式的科学资助。
培训无国界
科学人才无处不在，无论国籍如何，科学培训应向世界上所有人开放。许多国家的博士和博士后项目接受外国留学生，人类前沿科学项目（Human Frontiers Science Program）一直是国际培训的强大支持者，但仍存在可减少或消除的重大障碍。第一步是跳出正式授予学位项目的观念：暑期课程或短期课程有可能将世界各地的教师和学生聚集在一起，并且这些课程将使他们间的联系持续整个科学生涯。
神经伦理学和社会宣传
神经科学技术的使用、开发和应用所产生的伦理问题是国际问题。许多问题类似于其他领域的生命伦理学问题，但它们具有更多的伦理、法律或社会权重，这是因为我们大脑的活动会导致我们内心最深处的自我。监测和改变人类大脑活动必须用国际和人文主义的心态来解决。在医学上，我们有希波克拉底誓言和患者权利法案，被编成贝尔蒙报告（Belmont Report）。在神经科学中，类似的伦理标准应适用于神经科学家和临床医生。
伦理和社会问题不仅仅是专家的问题，脑科学的发现将影响整体人群。宣传和交流必须成为新的大脑项目的一部分。吸引许多国家的公民参与，将使全球神经科学成为一项真正的国际合作，并将对世界未来的跨国科学工作提供公众支持。
展望未来：国际大脑联盟
世界各地的大脑计划满怀热情和精力呼吁进行国际合作，如同早期的基因组学、天文学和物理学项目。如何实现这种合作？与国际人类基因组组织（Human Genome Organization，HUGO）类似，我们建议从所有公共和私人团体组建国际大脑联盟（International Brain Consortium，iBrain）。iBrain委员会与这些团体的科学和行政领导人定期召开会议将有助于达成共识，以避免重复性工作。根据前述九月份会议的成功举行及会议上表现出的热情，以及奥地利早前的“脑科学状态”（State of the Brain）基石会议，这种努力的时机已经成熟，国际大脑项目领导人可以开始行动了。将不同项目联合为全球大脑计划，可以在这个民族主义日益强化的时代发挥鼓舞人心的作用。对于科学而言，它将成为一个在空间上跨越国界、在时间上跨越几代人的研究网络。
（作者：龚银花)
参考文献： Cell 2017;168:956-959