The Human Connectome Project (HCP,人类脑连接图项目,2010-2015)。 HCP侧重于宏观脑图的研究,试图准确绘制大量正常人的脑连接图,并通过面向科学界的信息平台来共享这些数据。这个项目由美国国立卫生研究院神经研究蓝图资助 (National Institutes of Health Blueprint for Neurosciencet Research),资助金额达四千万美元。这些科研究费资助两个相互合作的研究团体:由Dr. David Van Essen和Dr. Kamil Ugurbil领头的华盛顿大学和明尼苏达大学团队(http://humanconnectome.org/);由Drs. Bruce Rosen、Van Wedeen和Arthur Toga带头的马萨诸塞州总医院/哈佛大学和加州大学洛杉矶分校团队(http://www.humanconnectomeproject.org/)。两个团队在分工上各有侧重。前者将绘制来自300个家庭的1200个健康的成人双胞胎和他们的兄弟姐们的脑连接图。 通过比较同卵和异卵双胞胎的脑连接图和基因数据,希望能发现内在基因和外部环境对大脑回路的相对贡献,并精确指出可能突变的基因。后者主要致力于优化成像大脑结构性连接的核磁共振(MRI)技术:高精度的扩散核磁共振 (diffusion MRI)。NIH 报道链接:NIH news
Brain Activity Map Project (BAM,脑活动图项目,2013-2023)。BAM项目旨在介观尺度上绘制动态脑连接图,即大脑的功能性连接脑连接图,由一些著名科学家领头,包括:Drs. Rafael Yuste, Paul Alivisatos, Miyoung Chun, George M. Church, Ralph J. Greenspan, Michael L. Roukes。它的口号是记录每个神经元上的每个动作电位。针对这个项目,美国国立卫生研究院正在起草一个经费为三十亿美元、分十年资助的方案。这个项目提出一个有趣的问题:“一些神经回路的功能可能是通过神经元之间复杂的相互作用而涌现出来的”,跟蜂群行为类似。这个项目涉及到三类关键性技术: 钙成像和电压成像,用纳米探针来记录大范围的电信号,无线技术和合成的生物方法。虽然该项目前景很有吸引力,但是必须得先突破技术上的瓶颈。先说成像技术。相对于电压成像,钙成像技术由于性噪比比较高得到比较广泛的应用,但紧局限于深度在1毫米之内的成像。如何获得大脑深处钙信号的高质量成像,仍需要技术上的突破。其次,钙信号比实际动作电位的变化要迟缓,这会直接影响到时间上的精度和对来自神经元群的信号的解读。再次,钙成像技术对于阈下电位的敏感度较差。另一方面,电压成像原理上可以探测到阈下电位,并且在时间上的精度比较高,但信噪比太低。好消息是最近发展起来的转基因电压成像技术可以将信噪比大幅度优化,这或许可以在技术上获得进一步突破。对于大尺度的电信号记录技术,有待解决的问题为如何无创伤得获得点信号,并且分理处单个神经元的动作电位。(发表于《神经元》上的提案:The proposal on Neuron,Dr Robert L. Blum对BAM的评论:comment from Dr. Robert L. Blum)
The Human Brain Project (HBP,人类大脑项目,2013-2023). 实际上,这个项目不是绘制真正的脑连接图,而是用超级电脑来模拟人类大脑的活动,旨在搞清楚大脑是如何工作的。它的前身是Blue Brain Project, 由Prof. Henry Markram带头。这个项目是由欧盟资助的两个欧洲旗舰项目之一,参与其中的86个研究机构将分十年获得十亿欧元的资助。另一个为石墨烯项目:Graphene Flagship,将探索基于石墨烯纳米技术的超级电脑。