生物、化學(xué)、環(huán)保、材料，長久以來一直被人們戲稱為四大“天坑”專業(yè)。
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(xué)的電機工程系博士到美國哈佛大學(xué)附屬麻省總醫(yī)院放射學(xué)系的博士后，他在改途易轍的初期也曾數(shù)次懷疑：這條路能走通嗎？會不會把一輩子搭進去也產(chǎn)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(dǎo)人類從事各種創(chuàng)造性活動。了解大腦構(gòu)造及功能是對全人類有益的事情。這驅(qū)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(xiàn)在，劉河生是昌平實驗室首席科學(xué)家、北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿創(chuàng)新中心教授。他的團隊開發(fā)的個體腦功能剖分（pBFS）技術(shù)和優(yōu)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(xiàn)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(yī)學(xué)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(shè)。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(jīng)科學(xué)研究從早期就關(guān)注個體的原因。
隨著技術(shù)的發(fā)展，個性化成為臨床醫(yī)生面臨的最大挑戰(zhàn)，即對同一病癥的患者實施同種治療，卻可能產(chǎn)生千差萬別的預(yù)后效果。這其中，以神經(jīng)外科最為突出。為此，神經(jīng)外科醫(yī)生在開刀前，必須關(guān)注病灶切除后可能引發(fā)的運動、記憶、語言等腦功能喪失或改變，并根據(jù)其結(jié)果制定可行的手術(shù)方案。
這個過程需要做兩件事情——定位和定側(cè)。
定位是指采用神經(jīng)電刺激方式刺激手術(shù)病人清醒狀態(tài)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(qū)布局。這種定位方式是上世紀30年代著名神經(jīng)外科學(xué)家、麥吉爾大學(xué)蒙特利爾神經(jīng)研究所創(chuàng)始人兼主任Wilder Penfield開創(chuàng)的。
“大多數(shù)人的認知功能都有半球偏側(cè)的現(xiàn)象。例如大約70%的人語言區(qū)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(cè)是指在做腫瘤或癲癇等重大手術(shù)前，首先通過麻醉一側(cè)大腦明確患者優(yōu)勢半球在左腦還是右腦，以評估手術(shù)風險性和可行性。1948年，日本裔加拿大神經(jīng)病學(xué)家韋達創(chuàng)立了這一方法，被稱為韋達測驗。
“直到現(xiàn)在，這兩項技術(shù)仍然是‘金標準’，但這不能掩蓋它們存在有創(chuàng)和準確性欠佳的不足。”劉河生說。
2015年，劉河生團隊研發(fā)的pBFS技術(shù)借助功能磁共振，通過工程和數(shù)學(xué)的計算，實現(xiàn)全腦信號的掃描，繪制全腦18個功能分區(qū)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(fā)現(xiàn)大腦疾病的功能網(wǎng)絡(luò)特征。
為對比pBFS技術(shù)與“金標準”皮層電刺激的差異，劉河生團隊與清華大學(xué)玉泉醫(yī)院和中國人民解放軍總醫(yī)院等醫(yī)療機構(gòu)合作開展了臨床試驗，結(jié)果顯示二者功能定位高度一致。
“確定腫瘤周邊以及腫瘤內(nèi)仍然具有活性的功能區(qū)域一直是腦腫瘤手術(shù)中的一大挑戰(zhàn)，但借助pBFS技術(shù)，臨床醫(yī)生可以對手術(shù)風險有一個比較準確的預(yù)判，降低手術(shù)造成的功能損傷。”劉河生說。
讀解寫三步精準干預(yù)
基于pBFS技術(shù)，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(chuàng)新治療方法——優(yōu)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(shù)生成個體腦功能圖譜，分析患者腦功能并找出異常環(huán)路，繼而計算靶點和治療參數(shù)；第三步為“寫”，即實施精準干預(yù)治療，修復(fù)異常腦功能。
“優(yōu)點療法是非侵入性個性化治療，不僅無創(chuàng)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(yōu)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(xiàn)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(yōu)點療法能避免長期服藥產(chǎn)生的耐藥性，它不僅能治病，也能對一些疾病進行早期干預(yù)，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(xué)從事計算機科學(xué)博士后研究工作的末期，因為一些文獻和學(xué)術(shù)講座，劉河生對注意力研究產(chǎn)生了興趣。
為此，他還獨立設(shè)計了一項注意力心理學(xué)實驗，并勸說導(dǎo)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(xiàn)在看來，那個研究完全不合格，但我專業(yè)領(lǐng)域的轉(zhuǎn)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(tǒng)研究。他們發(fā)現(xiàn)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(qū)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(xiàn)出顯著差別。“幾乎沒有兩個人是一模一樣的。”
這一發(fā)現(xiàn)推動了劉河生關(guān)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(shù)的誕生，直到全世界越來越多的大學(xué)也循著這個方向進行腦功能研究，直到大量的傳統(tǒng)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(guān)鍵在于是否解決了實際的問題，否則無論發(fā)多少論文、多么巧舌如簧，也沒有意義。”如今，這個領(lǐng)域中曾經(jīng)的反對者大都變成了追隨者。
現(xiàn)在，人類對大腦的了解有多少？
即使是在腦科學(xué)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(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)在還處于哥倫布航海時期。”
為了畫出這個腦科學(xué)世界的地圖，劉河生正在從事一項關(guān)于大腦觀測手段TRIGGER的基礎(chǔ)研究，以期實現(xiàn)以無創(chuàng)方式在清醒人類體內(nèi)記錄兼具高時間分辨率和空間分辨率的神經(jīng)活動，從而加深對腦疾病神經(jīng)機制的理解。“我們現(xiàn)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(xù)向著腦科學(xué)的“新大陸”遠航。
本文鏈接：劉河生：朝著腦科學(xué)的“新大陸”揚帆遠航http://www.lensthegame.com/show-11-2098-0.html
聲明：本網(wǎng)站為非營利性網(wǎng)站，本網(wǎng)頁內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權(quán)等問題請及時與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時間刪除處理。