脑智科学交叉前沿研究获重大进展

中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所李朝义院士主持的中国科学院知识创新工程重大项目“脑智科学交叉前沿研究”，自2000年11月启动后，三年来取得一系列重大进展，并于近日通过了由多学科专家组成的专家组的验收。
“脑智科学”研究人脑和智力的关系，涉及神经科学、心理学、数学、物理学、和信息科学等多门学科，是新世纪中一个极富挑战性的重大交叉科学。该项目集中了我国神经科学、心理学、物理学、数学和计算机科学等多个领域的优秀人才，由中国科学院下属的８个单位——神经科学研究所、心理研究所、自动化所、昆明动物所、数学研究所、生物物理所、研究生院、武汉物理与数学所共同承担。项目实施三年来，在国际和国内核心刊物上共发表研究论文百余篇，其中发表在Science（《科学》）3篇，Neuron（《神经元》）1篇，PNAS（《美国科学院院报》）1篇；出版了9部专著（国内7部，国外2部）；应邀在国际会议作大会报告20人次；6位青年学者获得中国科学院“百人计划”资助，2位青年学者获得国家杰出青年基金，4位研究生获得中国科学院院长奖学金，27位研究生在此期间获得博士学位。
在此期间，项目组在几个方面取得了突破性进展，代表了近年来我国在脑智研究领域的最新成就。生物物理所陈霖院士所领导的研究组针对“选择性注意选择的究竟是什么”这一脑智研究的焦点问题，通过人脑功能磁共振成像和蜜蜂的行为实验，有力支持了他们提出的“基于物体的选择性注意”理论和以拓扑性质为基础的视觉基本表达的理论，结果分别发表在Science2003和PNAS上。
神经科学研究所郭爱克院士所领导的课题组开展了果蝇的两难抉择研究。他们证明，果蝇可以识别物体的形状和颜色，当遇到形状与颜色代表的意义出现矛盾时，正常果蝇可以根据颜色和形状线索的“突显”salient性质在两种相互竞争的视觉线索之间做出有利的抉择，但是在脑内蘑菇体缺失的果蝇却不具有这种能力。这项工作为理解脑的智能行为提供了简单的生物模型，结果发表在2001年Science上（唐世明、郭爱克）。
昆明动物所的马原野研究员同美国犹他大学和中国科技大学的一项联合研究表明，人的衰老除了与感觉器官功能的衰退有关外，还涉及到中枢神经系统的退变。他们发现脑内伽马氨基丁酸水平的降低是原因之一。在补给伽马氨基丁酸后，原来衰老的神经元又会变得年轻。这项工作发表在2003年Science上（Leventhal等）。
神经科学研究所李朝义院士所领导的课题组研究了大脑视皮层神经元处理大范围复杂图像的神经机制。他们详细地描绘了猫视皮层中神经细胞对大范围复杂图形的反应，确定了在初级视皮层中存在着一种与处理大范围复杂图像特征有关的功能结构。与目前所有已知的脑功能结构不同，这种新的结构不是柱状的，而是形成许许多多直径约300微米的小球，镶嵌在皮层的各个层次中。这项工作发表在神经科学的顶级刊物Neuron（2002）上，被选定为该期刊物的重要论文。该刊物评价指出，新发现的球状结构是一种非同寻常的、全新的脑功能结构，对了解脑处理复杂图像信息的神经机制具有十分重要的意义。
罗跃嘉课题组利用功能磁共振成像与事件相关电位相结合的技术，研究了“顿悟”的大脑机制，这是首次有关顿悟的科学研究，对于了解创造性思维的脑机制具有重要的科学与实践意义。文章发表在高影响的《认知神经科学杂志》（2002）上。其中有关事件相关电位的结果在美国举行的“国际人类脑成像大会”上，被评价为1591篇会议论文中的10余个会议亮点之一。
(责任编辑：泉水)

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