生物、化學、環保、材料，長久以來一直被人們戲稱為四大“天坑”專業。
劉河生也是這“天坑”中的一員。不同的是，他是主動跳進這“天坑”的。從清華大學的電機工程系博士到美國哈佛大學附屬麻省總醫院放射學系的博士后，他在改途易轍的初期也曾數次懷疑：這條路能走通嗎？會不會把一輩子搭進去也產出不了什么成果？
但他心中總有一種信念：這個事情能做成。大腦決定了人類的多樣性，并指導人類從事各種創造性活動。了解大腦構造及功能是對全人類有益的事情。這驅使他在每一次堅持還是放棄的靈魂拷問中都最終選擇了前者。
現在，劉河生是昌平實驗室首席科學家、北京大學生物醫學前沿創新中心教授。他的團隊開發的個體腦功能剖分（pBFS）技術和優點療法使抑郁癥、孤獨癥、卒中后失語偏癱、帕金森病等諸多腦疾病的有效治療成為可能。
“從前是心里想，現在終于能說出來，雖然跳進‘天坑’有很大的風險，但這個風險值得冒。”劉河生說。
劉河生（受訪者供圖）
精準繪制個體化大腦圖譜
“醫學研究大部分都是群組研究，這是基于人體器官共性大于個性的假設。但人腦是一個例外，它在不同人中的個體差異巨大，研究個性的意義遠超其共性。”劉河生說，這是神經科學研究從早期就關注個體的原因。
隨著技術的發展，個性化成為臨床醫生面臨的最大挑戰，即對同一病癥的患者實施同種治療，卻可能產生千差萬別的預后效果。這其中，以神經外科最為突出。為此，神經外科醫生在開刀前，必須關注病灶切除后可能引發的運動、記憶、語言等腦功能喪失或改變，并根據其結果制定可行的手術方案。
這個過程需要做兩件事情——定位和定側。
定位是指采用神經電刺激方式刺激手術病人清醒狀態下的大腦，通過觀察其語言、記憶、運動功能是否受到干擾而明確患者的腦功能區布局。這種定位方式是上世紀30年代著名神經外科學家、麥吉爾大學蒙特利爾神經研究所創始人兼主任Wilder Penfield開創的。
“大多數人的認知功能都有半球偏側的現象。例如大約70%的人語言區以左腦為主，大約10%的人以右腦為主，其余的人兩邊同等重要。”劉河生表示，定側是指在做腫瘤或癲癇等重大手術前，首先通過麻醉一側大腦明確患者優勢半球在左腦還是右腦，以評估手術風險性和可行性。1948年，日本裔加拿大神經病學家韋達創立了這一方法，被稱為韋達測驗。
“直到現在，這兩項技術仍然是‘金標準’，但這不能掩蓋它們存在有創和準確性欠佳的不足。”劉河生說。
2015年，劉河生團隊研發的pBFS技術借助功能磁共振，通過工程和數學的計算，實現全腦信號的掃描，繪制全腦18個功能分區的腦功能圖譜，準確分析每一個人的大腦功能，為研究腦疾病帶來了的觀察視角，有利于發現大腦疾病的功能網絡特征。
為對比pBFS技術與“金標準”皮層電刺激的差異，劉河生團隊與清華大學玉泉醫院和中國人民解放軍總醫院等醫療機構合作開展了臨床試驗，結果顯示二者功能定位高度一致。
“確定腫瘤周邊以及腫瘤內仍然具有活性的功能區域一直是腦腫瘤手術中的一大挑戰，但借助pBFS技術，臨床醫生可以對手術風險有一個比較準確的預判，降低手術造成的功能損傷。”劉河生說。
讀解寫三步精準干預
基于pBFS技術，劉河生團隊進一步探索出針對多種重大腦疾病的突破性創新治療方法——優點療法。
該療法分為三步，第一步為“讀”，即掃描讀取患者全腦信號；第二步為“解”，即基于pBFS技術生成個體腦功能圖譜，分析患者腦功能并找出異常環路，繼而計算靶點和治療參數；第三步為“寫”，即實施精準干預治療，修復異常腦功能。
“優點療法是非侵入性個性化治療，不僅無創安全，而且治療時間短、見效快，是真正意義上的精準治療。最重要的是，它使諸多缺乏有效手段的腦疾病取得了突破性的治療效果。”劉河生表示，優點療法適用于兒童、中年人、老年人各年齡階層，對孤獨癥、腦癱、抑郁癥、帕金森病、阿爾茨海默病、睡眠障礙等10多種腦疾病初步展現出良好的療效。
許多患者將從中受益。同樣，因為自己身邊有腦病患者，所以劉河生更能帶著同理心投入研究。“病程超過十年的腦疾病患者吃藥基本上都是一大把，但優點療法能避免長期服藥產生的耐藥性，它不僅能治病，也能對一些疾病進行早期干預，防止疾病惡化。”
腦研究還處于哥倫布航海時期
在美國華盛頓州立大學從事計算機科學博士后研究工作的末期，因為一些文獻和學術講座，劉河生對注意力研究產生了興趣。
為此，他還獨立設計了一項注意力心理學實驗，并勸說導師花費十幾萬美元為他購置了一臺腦電圖機，邀請認識的朋友做受試者。“現在看來，那個研究完全不合格，但我專業領域的轉向卻從那時開始了。”
2013年，劉河生團隊對大腦的個體差異進行了系統研究。他們發現人腦的初級功能，包括運動、感覺、視覺、聽覺等進化過程中較為保守的區域由于受身體器官的約束較多，個體差異性相對較小。而人腦的高級功能，例如語言、記憶、注意力、決策等由于物理約束較少而呈現出顯著差別。“幾乎沒有兩個人是一模一樣的。”
這一發現推動了劉河生關注個體腦功能研究。雖然這條路如今已顯示出毋庸置疑的正確性，但在最初承受了巨大的非議。直到pBFS技術的誕生，直到全世界越來越多的大學也循著這個方向進行腦功能研究，直到大量的傳統理論一次次被改寫，劉河生才證明了自己極具前瞻性的判斷。
“正確與否，關鍵在于是否解決了實際的問題，否則無論發多少論文、多么巧舌如簧，也沒有意義。”如今，這個領域中曾經的反對者大都變成了追隨者。
現在，人類對大腦的了解有多少？
即使是在腦科學深耕多年成果豐碩的劉河生面對這個問題，也只是伸出拇指和食指比出了一段不足兩厘米的距離，然后聲音低淺地說：“一點點。在神經科學領域，現在還處于哥倫布航海時期。”
為了畫出這個腦科學世界的地圖，劉河生正在從事一項關于大腦觀測手段TRIGGER的基礎研究，以期實現以無創方式在清醒人類體內記錄兼具高時間分辨率和空間分辨率的神經活動，從而加深對腦疾病神經機制的理解。“我們現在看到了一點苗頭，還有待進一步證實。”
劉河生將奮楫揚帆，繼續向著腦科學的“新大陸”遠航。
本文鏈接：劉河生：朝著腦科學的“新大陸”揚帆遠航http://www.lensthegame.com/show-11-2098-0.html
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