引用本文： 李世绰, 金丽日, 任连坤. 脑科学世纪与癫痫. 癫痫杂志, 2016, 2(4): 287-289. doi: 复制
21世纪是脑科学世纪
医学科学的发展随着社会、经济、科技的发展而发展，近年来有了长足的进步。当前，医学领域对人体和疾病的研究，已达到了相当高的水平。然而，迄今为止，对“人脑”的秘密，还知之甚少，探索还远远不足。脑是迄今所知的最复杂的结构, 阐明脑的工作原理是对当代科学的重大挑战。美国国会在1989年通过了一个“九十年代为脑的十年”的决议, 鉴于脑研究对人类的重要意义, 号召公众、政府和科学家支持脑的研究。从而推动了脑科学的发展, 如今有关脑的研究已经成为当代科学研究的热点。不少脑部疾病，无论发病机理、诊断、治疗，医生还处于“束手无策”的状态。所以，国际医学界提出：21世纪，医学科学将是“脑科学世纪”。近几年，欧美等多国相继启动投资巨亿的脑研究计划，颇有向科学的“最后疆域”发起总攻的态势。
1 美国“大脑活动图”计划
官方正式名称为“运用先进创新型神经技术的大脑研究”计划(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，BRAIN)。美国国家卫生研究院(NIH)、国防高级研究计划局及国家科学基金会参与研究。其中NIH的一个被称为“梦之队”的工作小组将负责具体计划、细节目标及成本估算等的制定。此计划将利用新技术解析脑细胞及神经的运作，了解脑部神秘一面，目的是帮助研究人员找到治疗、治愈甚至预防老年痴呆、癫痫和创伤性脑损伤等脑部疾病的新方法。有分析称，该项目也可能对伦理、法律、社会等问题提供一些认知突破。
美国在宣布这项计划时说：作为人类，我们能够确定光年远的星系，研究小于一个原子的颗粒，但我们仍然没有解开介于我们耳朵之间的三磅重的物质的秘密。因此，我们仍然无法治愈像老年痴呆症、自闭症之类的疾病，或者能从中风中完全康复。“那里有一个巨大的谜等待被揭开。”并称该项目将通过加速新技术的发展和应用，以揭示人类的大脑细胞和复杂的神经回路是如何相互作用的，探索大脑功能与人类行为和认知之间的联系，以及相关疾病的机制。该项目涉及的相关技术如大脑成像技术，纳米科学技术，分子遗传学等等。
该项目并非着眼于某种具体疾病的发病机制或治疗方案，而是通过神经回路的分布和功能等系列研究，以填补目前生理学上神经系统方面的空白，为阿尔茨海默病等神经退行性疾病以及脑卒中、癫痫、创伤后应激障碍等疾病的研究开拓一个更高的平台。也许将来，当患者的功能磁共振成像(fMRI)上显示一块脑血栓堵在了海马区的某一根血管里，脑科学家们将能迅速判断受到影响的所有神经回路，并通过刺激功能相似的神经回路使患者得到恢复。
2 欧洲脑计划
在美国BRAIN出台前，欧盟就将人脑工程作为其未来与新兴科技最重要的一部分工作，初期投资了7 200万美元进行研究。欧洲人类脑计划(Human Brain Project，HBP)于2013年年初启动，项目负责人Henry Markram，瑞士洛桑联邦理工学院教授称，希望在未来10年中，通过计算机技术模拟大脑，并建立信息通信技术平台，促进相应研究成果的应用性转化。据知，HBP项目曾受到不少科学家的质疑，其研究框架也几经改动，在当前争议越来越大的情况下，欧盟委员会正寻找合理的解决方案。
无论高调启动的美国BRAIN能否顺利完成，还是被炒得沸沸扬扬的欧洲HBP将走向何处，在世界范围内，脑科学正和其他所有学科一样，一点点稳步进展着。
3 以《健康脑》为主导的中国脑研究项目
中国科学院已经启动了一项名为“脑功能联结图谱研究计划”的战略性先导科技专项，就是一项以特定的重要脑功能和相关脑疾病为目标、从介观层面(介于微观的脑细胞研究与宏观的大脑皮层研究之间)入手的脑研究计划。它试图从学习记忆、感知觉、情绪、抉择四个特定脑功能网络着手，破解大脑活动的机理，同时为与痴呆、慢性疼痛、抑郁、成瘾等相关的神经疾病寻找病因和对策。
中国的脑科学研究在这场声势浩大的“战事”中，应该聚焦哪个方向？国际神经科学权威、中科院外籍院士蒲慕明教授提出，关注本国重大脑疾病，针对社会的迫切需求攻克难题，尤其在早期诊断和早期治疗方面，应成为中国脑研究计划的目标。解决整个学科的基础问题，应是这一过程中的收获，而非唯一的目标。该研究计划的首席科学家、中国科学院上海生命科学院神经科学研究所郭爱克院士认为，作为从事基础研究的神经科学家，他最终希望揭示出神经活动的基本原则、基本的神经环路和网络，绘制“智力的蓝图”，并联系一些重要的脑疾病，开展研究，服务于脑和精神健康。
近日，清华大学的施一公团队首次在世界范围内揭示了与阿尔茨海默病发病直接相关的γ分泌酶复合物的精细三维结构，该研究成果于6月底在英国《自然》杂志上在线发布，为“脑计划”进程添上了漂亮的一笔。
4 其他国家类似脑研究项目
除了美国、欧洲等国家以外，日本、澳大利亚和以色列等国也发起或者参与到类似的国际脑研究项目，甚至谷歌、IBM等国际大公司也对各国的大脑研究计划表现出极大兴趣，研究模拟人脑智能的算法，并为人脑数据存储、计算提供帮助。
日本于1996年推出了“脑科学时代”(The age of brain science)计划，拟在20年内，力图从“认识脑”、“保护脑”和“创造脑”这三个脑科学领域来推动日本脑科学，并把创造脑提到了和了解脑、保护脑并重的地位。
近年来，日本政府在此基础上进一步提升了新的脑计划的层次和规格。2014年9月11日，日本科学省宣布了大脑研究计划的首席科学家和组织模式：日本大脑研究计划Brain/MINDS (Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies)主要是通过狨猴大脑的研究来加快人类大脑疾病，如老年性痴呆和精神分裂症的研究。日本的脑研究计划独具特色，致力于利用狨猴这种更接近人类的灵长类动物，能弥补用鼠类研究经常不同于人类的缺陷，尤其是在疾病研究方面。
癫痫在探索人类大脑秘密中的地位和重要性
脑科学研究是存在无限可能性的领域，而癫痫病是在体研究脑功能的最佳平台，在体人脑多尺度脑电生理是其他任何疾病无法提供的研究脑功能的独特手段。由于癫痫病是一种“纯属”脑部的疾病，它的病因、症状、诊断、治疗(包括药物和外科手术、神经调控)、研究、康复都集中于人脑。所以，癫痫病的研究，对揭示人脑的秘密提供了一个少有的、特别的、便捷的渠道，癫痫研究对揭示人类高级神经活动和脑认知具有不可替代的作用：
①癫痫是脑皮质功能障碍疾病的典范
在我国的患病率为7/1 000，据此估算我国的癫痫患病人数不小于900万。包括遗传、皮质发育异常、代谢异常、外伤等多种原因导致了脑皮质的兴奋性异常和异常性放电，在临床上表现为反复出现的癫痫发作，根据发作起源部位的不同，表现为一过性的意识、情感、精神、认知、运动、感觉(躯体感觉、视觉、听觉等)脑皮质功能障碍。
②现代关于癫痫的研究，整合了脑科学、脑结构和脑功能的研究方法和思路
一方面包括对于癫痫病的发病机制、信号传导途径、离子通路、神经环路的基础研究，另一方面，在30%左右呈现药物难治性癫痫患者的术前评估程序中，包括发作症状学(发作行为学)、结构影像学、功能影像学、脑磁电生理等的综合检查，对脑功能定位、功能保护以及揭示脑认知活动规律具有极为重要的意义。
③脑电活动是脑功能的本质反映，而癫痫是脑电活动异常的疾病
脑电生理检查作为癫痫诊断核心手段，特别是由于需要精确定位癫痫源而进行的颅内电极植入，相比较其他疾病，为研究脑功能提供了特色也是独有的机会。目前发展起来的多尺度(multi-scale)记录手段，包括头皮脑电图(EEG)、直接覆盖于脑皮质表面的皮质脑电图(ECoG)、通过立体定向植入脑深部结构的立体定向脑电图(SEEG)以及新发展起来的微电极(micro-electrode)，时间分辨率(约为1 ms)和空间分辨率(cm-mm)相对于功能影像学等手段具有不可比拟的优势，能够从头皮电位、局部场电位(LFP)、多神经元单位(MUA)和单个神经元动作单位(SUA)水平直接研究个体神经元行为到群体神经元的生理和病理的电活动，是国际公认的唯一能够在体直接记录和观察人类脑电活动和网络连接的方法，也是现在进行脑功能研究的最前沿的工作之一。
国际上，近年来利用癫痫疾病作为研究脑功能的平台，神经科学家和神经病学家合作在对运动、语言、视觉、听觉等脑功能工作机制、睡眠机制以及脑机接口等方面，不断取得了高质量的研究成果，越来越多的研究结果发表在“Nature”、“Science”、“PNAS”、“Neuron”等杂志。
结论
我们从事癫痫防控事业的医务工作者，要了解自己所处的时代和承担的责任，在临床、教学和科研工作中，把对癫痫这个疾病的探索与全球生命科学和医学领域的使命——解开人脑秘密联系起来，潜心钻研、精益求精、不畏艰难、勇于创新，努力做出一份属于我们自己的贡献。
21世纪是脑科学世纪
医学科学的发展随着社会、经济、科技的发展而发展，近年来有了长足的进步。当前，医学领域对人体和疾病的研究，已达到了相当高的水平。然而，迄今为止，对“人脑”的秘密，还知之甚少，探索还远远不足。脑是迄今所知的最复杂的结构, 阐明脑的工作原理是对当代科学的重大挑战。美国国会在1989年通过了一个“九十年代为脑的十年”的决议, 鉴于脑研究对人类的重要意义, 号召公众、政府和科学家支持脑的研究。从而推动了脑科学的发展, 如今有关脑的研究已经成为当代科学研究的热点。不少脑部疾病，无论发病机理、诊断、治疗，医生还处于“束手无策”的状态。所以，国际医学界提出：21世纪，医学科学将是“脑科学世纪”。近几年，欧美等多国相继启动投资巨亿的脑研究计划，颇有向科学的“最后疆域”发起总攻的态势。
1 美国“大脑活动图”计划
官方正式名称为“运用先进创新型神经技术的大脑研究”计划(Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies，BRAIN)。美国国家卫生研究院(NIH)、国防高级研究计划局及国家科学基金会参与研究。其中NIH的一个被称为“梦之队”的工作小组将负责具体计划、细节目标及成本估算等的制定。此计划将利用新技术解析脑细胞及神经的运作，了解脑部神秘一面，目的是帮助研究人员找到治疗、治愈甚至预防老年痴呆、癫痫和创伤性脑损伤等脑部疾病的新方法。有分析称，该项目也可能对伦理、法律、社会等问题提供一些认知突破。
美国在宣布这项计划时说：作为人类，我们能够确定光年远的星系，研究小于一个原子的颗粒，但我们仍然没有解开介于我们耳朵之间的三磅重的物质的秘密。因此，我们仍然无法治愈像老年痴呆症、自闭症之类的疾病，或者能从中风中完全康复。“那里有一个巨大的谜等待被揭开。”并称该项目将通过加速新技术的发展和应用，以揭示人类的大脑细胞和复杂的神经回路是如何相互作用的，探索大脑功能与人类行为和认知之间的联系，以及相关疾病的机制。该项目涉及的相关技术如大脑成像技术，纳米科学技术，分子遗传学等等。
该项目并非着眼于某种具体疾病的发病机制或治疗方案，而是通过神经回路的分布和功能等系列研究，以填补目前生理学上神经系统方面的空白，为阿尔茨海默病等神经退行性疾病以及脑卒中、癫痫、创伤后应激障碍等疾病的研究开拓一个更高的平台。也许将来，当患者的功能磁共振成像(fMRI)上显示一块脑血栓堵在了海马区的某一根血管里，脑科学家们将能迅速判断受到影响的所有神经回路，并通过刺激功能相似的神经回路使患者得到恢复。
2 欧洲脑计划
在美国BRAIN出台前，欧盟就将人脑工程作为其未来与新兴科技最重要的一部分工作，初期投资了7 200万美元进行研究。欧洲人类脑计划(Human Brain Project，HBP)于2013年年初启动，项目负责人Henry Markram，瑞士洛桑联邦理工学院教授称，希望在未来10年中，通过计算机技术模拟大脑，并建立信息通信技术平台，促进相应研究成果的应用性转化。据知，HBP项目曾受到不少科学家的质疑，其研究框架也几经改动，在当前争议越来越大的情况下，欧盟委员会正寻找合理的解决方案。
无论高调启动的美国BRAIN能否顺利完成，还是被炒得沸沸扬扬的欧洲HBP将走向何处，在世界范围内，脑科学正和其他所有学科一样，一点点稳步进展着。
3 以《健康脑》为主导的中国脑研究项目
中国科学院已经启动了一项名为“脑功能联结图谱研究计划”的战略性先导科技专项，就是一项以特定的重要脑功能和相关脑疾病为目标、从介观层面(介于微观的脑细胞研究与宏观的大脑皮层研究之间)入手的脑研究计划。它试图从学习记忆、感知觉、情绪、抉择四个特定脑功能网络着手，破解大脑活动的机理，同时为与痴呆、慢性疼痛、抑郁、成瘾等相关的神经疾病寻找病因和对策。
中国的脑科学研究在这场声势浩大的“战事”中，应该聚焦哪个方向？国际神经科学权威、中科院外籍院士蒲慕明教授提出，关注本国重大脑疾病，针对社会的迫切需求攻克难题，尤其在早期诊断和早期治疗方面，应成为中国脑研究计划的目标。解决整个学科的基础问题，应是这一过程中的收获，而非唯一的目标。该研究计划的首席科学家、中国科学院上海生命科学院神经科学研究所郭爱克院士认为，作为从事基础研究的神经科学家，他最终希望揭示出神经活动的基本原则、基本的神经环路和网络，绘制“智力的蓝图”，并联系一些重要的脑疾病，开展研究，服务于脑和精神健康。
近日，清华大学的施一公团队首次在世界范围内揭示了与阿尔茨海默病发病直接相关的γ分泌酶复合物的精细三维结构，该研究成果于6月底在英国《自然》杂志上在线发布，为“脑计划”进程添上了漂亮的一笔。
4 其他国家类似脑研究项目
除了美国、欧洲等国家以外，日本、澳大利亚和以色列等国也发起或者参与到类似的国际脑研究项目，甚至谷歌、IBM等国际大公司也对各国的大脑研究计划表现出极大兴趣，研究模拟人脑智能的算法，并为人脑数据存储、计算提供帮助。
日本于1996年推出了“脑科学时代”(The age of brain science)计划，拟在20年内，力图从“认识脑”、“保护脑”和“创造脑”这三个脑科学领域来推动日本脑科学，并把创造脑提到了和了解脑、保护脑并重的地位。
近年来，日本政府在此基础上进一步提升了新的脑计划的层次和规格。2014年9月11日，日本科学省宣布了大脑研究计划的首席科学家和组织模式：日本大脑研究计划Brain/MINDS (Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies)主要是通过狨猴大脑的研究来加快人类大脑疾病，如老年性痴呆和精神分裂症的研究。日本的脑研究计划独具特色，致力于利用狨猴这种更接近人类的灵长类动物，能弥补用鼠类研究经常不同于人类的缺陷，尤其是在疾病研究方面。
癫痫在探索人类大脑秘密中的地位和重要性
脑科学研究是存在无限可能性的领域，而癫痫病是在体研究脑功能的最佳平台，在体人脑多尺度脑电生理是其他任何疾病无法提供的研究脑功能的独特手段。由于癫痫病是一种“纯属”脑部的疾病，它的病因、症状、诊断、治疗(包括药物和外科手术、神经调控)、研究、康复都集中于人脑。所以，癫痫病的研究，对揭示人脑的秘密提供了一个少有的、特别的、便捷的渠道，癫痫研究对揭示人类高级神经活动和脑认知具有不可替代的作用：
①癫痫是脑皮质功能障碍疾病的典范
在我国的患病率为7/1 000，据此估算我国的癫痫患病人数不小于900万。包括遗传、皮质发育异常、代谢异常、外伤等多种原因导致了脑皮质的兴奋性异常和异常性放电，在临床上表现为反复出现的癫痫发作，根据发作起源部位的不同，表现为一过性的意识、情感、精神、认知、运动、感觉(躯体感觉、视觉、听觉等)脑皮质功能障碍。
②现代关于癫痫的研究，整合了脑科学、脑结构和脑功能的研究方法和思路
一方面包括对于癫痫病的发病机制、信号传导途径、离子通路、神经环路的基础研究，另一方面，在30%左右呈现药物难治性癫痫患者的术前评估程序中，包括发作症状学(发作行为学)、结构影像学、功能影像学、脑磁电生理等的综合检查，对脑功能定位、功能保护以及揭示脑认知活动规律具有极为重要的意义。
③脑电活动是脑功能的本质反映，而癫痫是脑电活动异常的疾病
脑电生理检查作为癫痫诊断核心手段，特别是由于需要精确定位癫痫源而进行的颅内电极植入，相比较其他疾病，为研究脑功能提供了特色也是独有的机会。目前发展起来的多尺度(multi-scale)记录手段，包括头皮脑电图(EEG)、直接覆盖于脑皮质表面的皮质脑电图(ECoG)、通过立体定向植入脑深部结构的立体定向脑电图(SEEG)以及新发展起来的微电极(micro-electrode)，时间分辨率(约为1 ms)和空间分辨率(cm-mm)相对于功能影像学等手段具有不可比拟的优势，能够从头皮电位、局部场电位(LFP)、多神经元单位(MUA)和单个神经元动作单位(SUA)水平直接研究个体神经元行为到群体神经元的生理和病理的电活动，是国际公认的唯一能够在体直接记录和观察人类脑电活动和网络连接的方法，也是现在进行脑功能研究的最前沿的工作之一。
国际上，近年来利用癫痫疾病作为研究脑功能的平台，神经科学家和神经病学家合作在对运动、语言、视觉、听觉等脑功能工作机制、睡眠机制以及脑机接口等方面，不断取得了高质量的研究成果，越来越多的研究结果发表在“Nature”、“Science”、“PNAS”、“Neuron”等杂志。
结论
我们从事癫痫防控事业的医务工作者，要了解自己所处的时代和承担的责任，在临床、教学和科研工作中，把对癫痫这个疾病的探索与全球生命科学和医学领域的使命——解开人脑秘密联系起来，潜心钻研、精益求精、不畏艰难、勇于创新，努力做出一份属于我们自己的贡献。