天桥脑科学研究院

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阿尔茨海默病一直被认为是衰老导致的退行性疾病,那么怎样解释二三十岁的确诊病例?严重睡眠不足会导致健康损害甚至危及生命,为何海外一位莫旺氏综合征患者几个月不睡觉却一切正常?意外脑损伤后,10多年的重度抑郁症病人彻底自愈,大脑手术后的患者无师自通绘画水平突飞猛进,原因是什么?

5月25日,在2024年全球罕见病科研论坛暨中国罕见病科研及转化医学大会上,天桥脑科学研究院(TianQiao & Chrissy Chen Institute,TCCI)宣布上线特殊病例国际学术社区UniCaseHub.com.cn,发布“探索生命科学的金星”资助支持计划。

 

国家精神疾病医学中心脑健康研究院院长、特殊病例社区专家委员徐一峰教授代表TCCI发布特殊病例社区。

 

TCCI创始人陈天桥表示:“这一创意来自中国临床医生,我们非常欣赏,希望资助和支持全球医生寻找特殊病例,与神经、认知、人工智能等科学家合作交叉研究,凸显对大脑和生命科学基础研究、脑疾病临床研究的全新价值,呼吁公众更多关注这一领域,体现科技向善、造福患者的人文关怀。”

提出“探索生命科学的金星”这一概念的是华山医院副院长、知名神经医学专家赵重波教授。他说:“金星的自转方向与太阳系里的其他行星完全相反,对它的研究取得了不少天体物理学的进展。我坚信,在生命科学领域,这样的个性研究也会收获令人惊喜的成果。”

 

 

01哪些是“生命科学的金星”?

代表TCCI发布特殊病例社区的国家精神疾病医学中心脑健康研究院院长、社区专家委员徐一峰教授表示,特殊病例不同于罕见病病例,也不同于疑难杂症病例,关键在于是否足够特殊,对此的研究能否找到基础研究、临床研究的新视野和盲点,产生新突破。

他介绍,该计划第一批试点内部征集,收到了20多个国内外病例,在确保符合医学伦理规定的前提下,经过专家委员会评审确定资助5个。

 

徐一峰介绍第一批特殊病例资助项目及意向资助项目。

 

一个研究型项目的对象是一位胼胝体先天完全缺失的病人,左右脑功能分裂,但是几十年来学习、工作、生活与正常人没有区别,这种现象非常特殊,绝大多数患者会出现智障、瘫痪等严重症状。对这一病例的研究为探索大脑左右脑联通的代偿机制、理解大脑的可塑性提供了非常难得的机会。另一个项目的对象是一位具有极其超群过目不忘能力的自闭症患者,期待通过深入研究,揭开人脑如何实现超级记忆能力之谜,探索培养更多最强大脑的可能。

同批获得资助的还有冰火交融的发作性睡病和精神分裂症共病、早发性颞叶痴呆等3个随访型项目,期待通过研究这些特殊病例,探索治疗脑疾病的新方法。

02如何资助研究特殊病例?

徐一峰介绍,社区组织了专家委员会,每3个月对医生提报的病例进行评审,包括是否具备足够的特殊性和研究价值,是否真实以及符合医学伦理。资助项目分成三档,随访型5万元以内,主要是完整收集病例资料。研究型10万—30万元,深入研究型30万元以上,资助医生和跨学科学者的合作研究。

他透露,TCCI创始人陈天桥、雒芊芊夫妇特别提出,额外为配合研究的特殊病患者提供经济补贴等人文关怀。

 

 

该计划第二次征集将于7月启动,征集范围包括神经、精神领域当前和过往病例线索,欢迎有兴趣的医生登陆UniCaseHub.com.cn(点击阅读原文或复制链接至浏览器打开),了解有关规则和提交申请,积极提供线索,参与病例交流讨论。

 

 

除经费资助外,社区为入选的特殊病例提供学术支持,包括组织国际案例报告分享和学术研讨会,支持病案论文发表。社区用技术手段严格保护病例隐私和数据安全,还将投入自研的AI模型强化研究分析能力。

03科学家有什么期待?

社区筹备和项目内部征集期间,就得到了国内外医学界的高度兴趣和好评。来自华山医院(国家神经疾病医学中心),上海精卫、北大六院、湘雅二院(国家精神疾病医学中心)的赵敏、徐一峰、赵重波、王振、于欣、王小平、陈亮,以及斯坦福大学、加州大学戴维斯分校的钱湘、邓慧琼和张琳10位知名神经、精神临床医生欣然应邀担任社区第一批专家委员。

 

 

斯坦福大学疼痛和神经外科终身教授和临床主任医师钱湘说:“这一思路在国际范围内也是极其独特和创新的。我非常期待社区聚集全球对此感兴趣的临床和相关学科学者,围绕这些极其珍贵的病例,分享交流、合作研究。”

上海市精神卫生中心院长赵敏教授介绍,神经科学史上最有名的病人之一菲尼斯·盖奇,被铁棍穿透头颅破坏额叶,性情大变。很可惜限于当时条件,没有留下充分的记录及样本。今天,随着技术的进步,我们希望能够弥补这样的缺憾。

陈天桥说:“和建设疾病大队列数据库相比,特殊病例研究是一项细水长流的事业,我们会用日拱一卒的精神持续投入。”

 

 

25

2024-05

4月21日,天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute, TCCI)在上海图书馆(东馆)举办了《沙丘的另类启示——从AI觉醒到超级人类》科普会议,聚焦弗兰克·赫伯特的名作《沙丘》中的另类细节。

会议邀请了上海人工智能研究院技术与产品总监方帅、播客“多铆蒸刚”主播徐辰、2023年上海双年展科幻领读人敏捷共同参与讨论,探索智能时代的无限可能,共吸引了25万余观众在线观看。

 

 

会议中,播客“多铆蒸刚”主播徐辰提到,《沙丘》中通过摄取“香料”来增强思维能力的设定,反映了通过非传统手段增强人类能力的科幻构想。他认为,科技发展可能提供类似的手段来强化人体功能。

上海人工智能研究院技术与产品总监方帅认为,我们应看到AI增强人类能力的正面影响,而不应该仅仅是将其作为威胁。他强调,在当前技术环境下,AI的合理应用已经在许多领域如工业生产中,替人执行危险任务,帮助企业节约成本,提高效率。

 

 

当讨论触及到人工智能的未来发展路径时,方帅提出,AI的应用正在开辟通过增强智能使人类变得更聪明的新路径。徐辰补充道,我们应考虑如何让AI服务于人类,而不是控制人类,强调技术的发展不应只为商业或军事目的,而应更广泛地服务于社会。

此外,会议提出两个核心问题邀请观众一同探讨——我们人类追求的是什么?如果人工智能超越了人类的思考,我们真正的目的是什么?

26

2024-04

近日,天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute, TCCI)当选《中国慈善家》杂志技术公益慈善影响力年度案例。

《中国慈善家》是中国新闻社主管、《中国新闻周刊》主办的央媒体系中唯一的公益慈善领域专业媒体。在《影响力慈善研究报告2023》中,《中国慈善家》将技术公益定义为:以技术赋能社会问题的公益解决方案。其从三个维度:创新性、多样性的技术维度,重大性、突破性的成果维度,多元性、慈善家相关性的机构维度,选择了十个案例开展技术公益研究,当选的其他案例包括小米、阿里、腾讯、抖音等。

《技术公益影响力研究:影响力慈善研究报告2023》目录。

天桥脑科学研究院由盛大集团创始人陈天桥雒芊芊夫妇于2016年出资10亿美元创办,现已成长为全球最大的脑科学私人研究机构之一。据《影响力慈善研究报告2023》介绍,研究院聚焦于利用人工智能和前沿技术提升大脑功能,将慈善资金与前沿技术相结合,致力于在大脑科学领域取得突破性进展。

 

《技术公益影响力研究:影响力慈善研究报告2023》内页。

报告表示,TCCI已在大脑探知、大脑相关疾病治疗以及大脑功能开发等技术应用领域取得突破。比如支持、资助了中科院微系统所和华山医院神经外科团队的脑机接口项目,研发出一种超薄、超柔、高通量的神经信号采集电极。

据《中国慈善家》调研,截至目前,TCCI已累计投入超过15亿元人民币用于国内国际脑科学核心研究项目,涵盖了从基础研究到技术应用转化的完整链条。截至2023年年底,TCCI在中国与华山医院、上海市精神卫生中心合作设立了应用神经技术前沿实验室和人工智能与精神健康前沿实验室。

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and  Chrissy Chen Institute, TCCl)是由陈天桥、雒芊芊夫妇出资10亿美元创建的全球最大私人脑科学研究机构之一,总部设在美国。

TCCI与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室;与加州理工学院合作成立了TCCI加州理工神经科学研究院。

TCCI建成了支持脑科学研究的生态系统,项目遍布欧美、亚洲和大洋洲,包括学术会议和交流、夏校培训、AI加速发展大奖、科研型临床医生奖励计划、特殊病例社区、中文媒体追问等。

 

01

2024-04

2024年3月23日,天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute, TCCI)中国研究员会议在上海召开。研究院创始人陈天桥、雒芊芊通过视频参会,介绍聚焦AI+记忆和AI+健康(精神健康、健康老龄化和创新神经调控技术)两个重点科研方向,以及通过会议、培训等多渠道,全面推进AI+脑科学。

 

 

华山医院院长、国家神经疾病医学中心执行主任毛颖教授,上海市精神卫生中心院长、国家精神疾病医学中心主任赵敏教授等几十位专家学者参加了会议。

 

 

上海市精神卫生中心陈剑华教授、TCCI耿海洋博士、浙江大学王治国教授、华山医院丁玎教授和黄延焱教授、复旦大学营养研究院高翔教授、华山医院陈亮教授、中科院微系统所陶虎教授、TCCI孙阶博士进行了分享交流。上海视觉艺术学院周斌教授,国家精神疾病医学中心脑健康研究院徐一峰教授、张青博士,复旦大学上海医学院黄志力教授,上海市精神卫生中心李春波教授、王勇教授,华山医院朱巍教授、郁金泰教授、吴泽翰副教授,密歇根大学张俊教授等参加了会议。

 

 

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and  Chrissy Chen Institute, TCCl)是由陈天桥、雒芊芊夫妇出资10亿美元创建的全球最大私人脑科学研究机构之一,总部设在美国。

TCCI与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室;与加州理工学院合作成立了TCCI加州理工神经科学研究院。

TCCI建成了支持脑科学研究的生态系统,项目遍布欧美、亚洲和大洋洲,包括学术会议和交流、夏校培训、AI加速发展大奖、科研型临床医生奖励计划、特殊病例社区、中文媒体追问等。

 

 

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2024-03

2024年3月23日,由天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute)特别赞助的公益科普项目“高山科学经典”第100期导读在上海科学会堂举办。清华大学教授鲁白与多位科学家和学者们一起,导读了生物学“圣经”《创世纪的第八天》一书,共吸引了704万观众在线观看。

天桥脑科学研究院学术会议总监耿海洋博士

“高山科学经典”第100期导读由复旦大学副教授蒋昌建担任主持人,上海市科委副主任屈炜开场致辞。在导读后,中国科学院院士、复旦大学校长金力、国家蛋白质科学研究(上海)设施主任吴家睿、清华大学科学史系系主任吴国盛与鲁白教授圆桌对话,讨论如何营造原创科学研究的文化和生态。复旦大学附属华山医院教授张文宏也在主题分享环节,讨论如何让科学成为一种文化。中国科学院院士、复旦大学化学系教授赵东元,天桥脑科学研究院学术会议总监(中国)耿海洋,高山书院创办人&校长文厨,高山科学经典项目总负责人肖盾等嘉宾出席了本次活动。

此项公益科普项目于2022年4月23日成立,在至今近两年的时间里,有21位院士、182位知名科学家和学者,为2亿+公众导读了100部经典名作。吴国盛认为,这样的大规模的科学家公益导读项目,“在中国,还是第一次”。中国科学院院士韩启德先生曾为项目发声,“我认为这是一个很好的创举。”

清华大学教授鲁白

高山科学经典第100期,由鲁白教授导读贾德森的著作《创世纪的第八天》。鲁白教授表示,《创世纪的第八天》讲的是生命科学领域最伟大、最激动人心的一段辉煌历史,上世纪50到60年代,一批非常出色的科学家共同致力于探索,直接导致了一系列的重大科学发现,从此促成了分子生物学的诞生。鲁白教授认为,导读讲的不仅仅是知识,也不仅仅是知识发现背后的故事,更不仅仅是它在当时的意义。所以在导读环节中,除了分享分子生物学诞生的历史,鲁白教授更是将思考落脚到“我们今天读这本书有什么现实意义?”、“真正伟大的科学是如何做出了的”这样的问题上。

节目最后,赞助本次100期庆典活动的天桥脑科学研究院学术会议总监(中国)耿海洋博士为在场近200人介绍了全球最大的私人脑科学研究机构之一的天桥脑科学研究院的基本情况,包括研究院的生态、前沿实验室、数据支持计划、科学媒体、学术会议、科普行动等。他介绍,研究院重点关注AI+脑科学,尤其是AI+精神健康和AI+健康老龄化,期待与中国的科学家、临床医生进一步合作。

26

2024-03

1月20日,由健康报社组织评选的2023年度中国十大医学科技新闻和国际十大医学科技新闻,在2024健康报科技科普传播思“享”会上揭晓。

其中天桥脑科学研究院(Tiaoqiao and Chirssy Chen Institute,TCCI)研究员、复旦大学附属华山医院郁金泰教授有关“新影像标志物或助早期识别阿尔茨海默病”的研究,入选2023年度中国十大医学科技新闻。

研究具体介绍如下:郁金泰教授团队通过与国际多中心、多学科交叉融合团队协作,揭示了脑室形态影响脑疾病发生的遗传机制,可加深对脑疾病内在机制的理解,进而协助脑疾病早期诊断及治疗。研究团队率先发现,侧脑室下角体积增大是阿尔茨海默病可遗传的影像标记,可据此早期识别阿尔茨海默病。

推荐理由:大规模遗传影像数据为探究脑结构的遗传基础提供了可能。该研究首次系统地探究了脑室形态的遗传基础,对理解脑室与脑疾病关系的内在机制,发现新的脑疾病影像标志物,促进脑疾病的早期诊断、预测与进展评估具有重要意义。

下文为研究具体内容,特做摘录以飨读者。

TCCI

脑室是脑的“窗口”,脑室的形态变化反映了脑的发育及老化过程,异常的脑室形态与多种神经及精神系统疾病息息相关。最新的研究表明认知障碍、注意缺陷多动障碍、孤独症谱系障碍、双相情感障碍、重度抑郁障碍和精神分裂症患者中均可见脑室形态异常。

因此,探索脑室形态的遗传结构可加深对脑疾病内在机制的理解,进而协助医生及患者早期诊断及治疗脑疾病,促进脑健康。

TCCI

10月19日,复旦类脑智能科学与技术研究院程炜研究员团队联合天桥脑科学研究院研究院、复旦大学附属华山医院郁金泰教授团队,与国际多中心多学科交叉融合团队协作,基于覆盖全生命周期的五大队列六万余名参与者的遗传和神经影像数据,揭示了脑室形态的遗传基础,发现了脑室形态与神经精神疾病存在遗传关联。并且该研究首次提出侧脑室下角体积增大是阿尔茨海默病可遗传的内表型,可独立于海马体积等传统影像标志物早期预测阿尔茨海默病的发病风险,具有临床应用价值。

相关研究成果以《脑室的遗传结构及其与神经精神特征的遗传重叠》(“Genetic architectures of cerebral ventricles and their overlap with neuropsychiatric traits”)为题发表在Nature子刊 Nature Human Behaviour

 

研究团队首先利用31,880位参与者的遗传和颅脑核磁共振数据,对侧脑室体积、侧脑室下角体积、第三脑室体积、第四脑室体积、侧脑室不对称性、侧脑室下角不对称性进行分析,发现了62个影响脑室形态的遗传位点和785个候选基因,并在包括23,533人的独立队列中验证了超过80%的影响侧脑室体积的位点。进一步分析提示脑室的体积及不对称性均可遗传(遗传力3%-40%),与脑室相关的基因同时在脑的发育和衰老通路中富集。

 

▲ 与脑室形态相关的位点的特征

 

“脑室扩大并不等同于脑萎缩。由于大脑皮质神经元起源于胚胎脑室的干细胞,因此脑室形态异常也有可能是神经系统发育异常的后果。因此,有必要对覆盖全生命周期的样本进行分析,以了解影响脑室形态的基因组位点在全生命周期中的作用,这正是既往研究所欠缺的部分。” 该研究项目的共同通讯作者,天桥脑科学研究院研究员、复旦大学附属华山医院郁金泰教授表示。

进一步,研究团队在分析中加入儿童、青少年、青年队列及纵向数据,探究遗传因素在全生命周期对脑室的影响。研究结果显示,chr3q28位点主要参与脑室发育,而chr7p22.3和chr16q24.2位点可能在脑室的老化过程发挥作用。

 

▲ 全生命周期分析发现了3个主要影响脑室发育或老化的位点

 

共同通讯作者程炜研究员解释:“通过整合全生命周期的数据,我们研究发现部分位点在全生命周期中对脑室形态产生不同的影响,该结果将有助于理解年龄相关疾病的神经机制。例如,主要影响老年人脑室形态改变的位点更有可能与脑的衰老和认知下降等病理过程有关。”

为了探索脑室形态和神经精神特征之间的遗传重叠,进而理解脑室形态影响脑疾病发生的遗传机制,研究团队进而联合多种统计方法检验脑室形态特征与神经精神特征的关联。连锁不平衡分数回归(LDSC)提示脑室体积与反应时间、皮质厚度等特征存在遗传相关性。

 

 

▲ 脑室形态与多种认知行为特征

及反映脑功能的指标存在遗传相关性

▲ 脑室形态与皮层表面积、

皮层厚度、皮层下体积存在遗传相关性

 

进一步,多基因风险评分(PRS)分析提示阿尔茨海默病高遗传风险的个体更有可能表现出较大的侧脑室下角体积。双向孟德尔随机化(MR)提示较大的侧脑室下角体积可能是高阿尔茨海默病遗传风险导致的后果。生存分析(COX)从临床角度证实了较大的侧脑室下角体积可预测阿尔茨海默病的发病风险。最后,为了验证结果的可靠程度,研究团队通过事后分析进一步检验了侧脑室下角体积与阿尔茨海默病的关联。结果提示侧脑室下角体积对阿尔茨海默病发病风险的预测价值独立于海马体积,且该关联能在独立队列中得到验证。同时,侧脑室下角体积与阿尔茨海默病的家族史有关。

 

▲ 脑室形态和脑疾病存在遗传重叠

 

冯建峰教授表示:“对于其他神经精神疾病,各分析方法并未得到一致的结论,因此结论证据水平相对较低。而对于阿尔茨海默病,多种分析结果共同支持侧脑室下角体积与阿尔茨海默病存在正向关联,且能经过独立队列的验证,因此该结论较为稳健。”

 

根据内表型假设,定义为内表型需满足以下标准:1)可遗传;2)与疾病相关;3)独立于个体的临床症状;4)在家庭中内表型和疾病共分离。基于以上标准,研究团队提出侧脑室下角体积是阿尔茨海默病的一个新内表型,可早期预测阿尔茨海默病的发病风险。由于侧脑室下角体积在临床环境中极易被评估,该研究成果具有较高的临床应用价值。

 

冯建峰教授补充:“大规模遗传影像的数据为我们探究脑结构的遗传基础奠定了数据基础,过去的研究都聚焦在大脑皮层及皮层下的脑结构,而对脑室缺乏相关研究,我们利用全生命周期的数据,首次系统地研究了脑室形态的遗传基础,这对我们理解脑室与脑疾病关系的内在机制,发现新脑疾病影像标志物,促进脑疾病的早期诊断、预测与进展评估具有重要意义。“

 

复旦大学类脑智能科学与技术研究院程炜研究员、天桥脑科学研究院研究员、复旦大学附属华山医院神经内科郁金泰教授为该文的共同通讯作者,复旦大学附属华山医院神经内科博士生葛怡君、吴邦胜、张一为该文的共同第一作者。

 

该研究得到了英国生物样本库(UK Biobank)、国际”心脏与衰老研究基因组流行病学队列联盟”(CHARGE)、美国“青少年大脑认知发展”(ABCD)项目、欧洲“正常大脑功能和精神病理学中的强化相关行为”(IMAGEN)项目、美国”人脑连接组计划”(HCP)、美国”阿尔茨海默病神经影像学倡议”(ADNI)、复旦大学类脑智能科学与技术研究院冯建峰教授、复旦大学类脑智能科学与技术研究院Gunter Schumann教授、复旦大学附属华山医院董强教授、青岛市市立医院谭兰教授等的大力支持和帮助。该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划、上海市重大专项等的经费支持。

 

原文链接:

https://www.nature.com/articles/s41562-023-01722-6

 

研究团队简介

程炜,复旦大学类脑智能科学与技术研究院研究员、博士生导师、老年脑健康智能科学中心主任、复旦大学附属华山医院双聘教授。

研究领域为发展遗传影像大数据统计方法及其在脑疾病中的应用。入选国家级青年人才、上海市启明星人才计划,主持国家重点研发计划专项子课题、国自然面上项目等项目。以通讯或第一作者(含共同)身份在相关领域期刊发表论文40余篇,包括Nature系列期刊Nature Aging(两篇)、Nature Human Behaviour(三篇)、Nature Mental Health(四篇)等。研究成果被Brain、Nature Mental Health等期刊以专门评论文章正面评价,并成功应用于抑郁症的临床治疗。担任Journal of Neuroscience Methods编委以及Nature Human Behaviour,Nature Mental Health等多个期刊审稿人。个人主页:https://wchenglab.com/

 

郁金泰,教授、主任医师、博士生导师、天桥脑科学研究院研究员、复旦大学附属华山医院神经内科副主任、复旦大学类脑研究院双聘教授、国家神经疾病医学中心(华山)认知障碍中心带头人、上海市优秀学术带头人。

研究领域为阿尔茨海默病的防诊治研究,主持科技部脑科学与类脑研究重大项目、教育部中央高校科技领军人才团队项目、国自然面上及重大计划,以通讯作者(含共同)身份在相关领域期刊发表论著60余篇,包括Lancet Neurology、Nature Human Behaviour、Science Advances等。研究成果被NEJM  “Journal Watch”、 BMJ选为重要医学进展或研究亮点。连续多年入选全球高被引科学家,荣获中华医学青年科技奖、省自然科学一等奖。

25

2024-01

2023年将作为“人工智能大模型元年”被历史铭记。入局AI界的众多大佬里,出现了隐退互联网江湖多年的陈天桥的身影,而他关注的领域尤为独特。

 

图一:盛大集团和天桥脑科学研究院创始人陈天桥说,新一代AI是人类有史以来最伟大的发明,没有之一。图源:天桥脑科学研究院(TCCI)

 

7月,天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,简称TCCI)在上海举行的世界人工智能大会(WAIC)上,宣布了追加10亿元投入“AI+脑科学”,旨在推动人类智慧和机器智慧的相互结合与促进。计划一发布,立即引起了轰动,让陈天桥瞬时冲上热搜。

据接近陈天桥的人士透露,在今年一季度高山大学组织的一次论坛上,作为主讲嘉宾的陈天桥被问及如何看待这次人工智能浪潮,他脱口而出:“这是人类有史以来最伟大的发明,没有之一。对人类来说,这更是千载难逢的机遇,我们何其有幸!

作为全球最大的私人脑科学科研机构的创始人,他连续多年一直高度关注AI、大数据。以大语言模型为代表的新一代AI技术的涌现,更是让他兴奋不已,由此为研究院定下了“All in AI for Brain Science”的战略。

早在两年前,研究院就与上海市精神卫生中心(国家精神疾病医学中心)合作成立了人工智能与精神健康前沿实验室,试图用AI和大数据找到精确诊疗精神疾病的新方法,研发了虚拟心理治疗师等项目。同时,研究院一直在积极布局研发新一代用于更好采集大脑活动数据的技术工具,比如与中科院微系统所团队合作的柔性侵入式脑机接口电极,与浙江大学团队合作的基于智能手机的眼动追踪技术,与电子科技大学团队合作的家用脑电额贴,与腾讯游戏合作的在线认知测评手机游戏等,都取得了不错的进展。

然而,理解大脑仍是人类目前最复杂的难题之一,而人工智能的运行也存在过程不透明、过程不可控等问题。天桥脑科学研究院由此诞生了将两个“黑盒”互相对照、互相破译的想法,走出“AI+脑科学”的独特路径。无论是10亿经费,还是陆续招募组建的AI科学家团队,都将无偿出现在“AI+脑科学”最需要打通的瓶颈之处——就是要去解决数据、交流和人才等难题。

 

数据:医生和脑科学家想做AI,难在哪里?

AI如何帮助预测和评估精神分裂症?这是浙江理工大学刘宏艳教授最感兴趣的问题。

传统方法依赖于患者与亲属的对话,但这种方式有很大的主观性,限制了对病程的深入了解和治疗效果的持续客观监测。而国际上最新的研究显示,基于语言流畅性任务的AI模型可以有效区分精神分裂症患者和正常对照组,印证了AI辅助诊断的可行性。

在今年7月底的中国神经科学学会年会上,天桥脑科学研究院宣布,从“10亿元大礼包”中首先拨出1亿元,用于资助人类大脑及相关全身和行为数据的采集、分析和训练,还提供存储服务器、算力等基础设施支持,以及多种创新数据采集技术。刘宏艳教授尤其对眼动追踪技术感兴趣,认为结合眼动数据和语言流畅度任务的数据,可以构建更为精准的针对精神分裂症的AI预测模型。很快,刘宏艳团队与天桥脑科学研究院达成了合作协议,研究院将从资金、技术等多个途径支持团队的研究。

 

图2:天桥脑科学研究院在世界人工智能大会上发布追加10亿元投入“AI+脑科学”。图源:天桥脑科学研究院(TCCI)

 

研究院相关负责人表示,该计划得到了科学家和临床医生的积极响应,帮助解决了许多科研人员和医生面临的数据流失、混乱和沉默,缺乏专业AI人才进行管理和分析的痛点,在发布当天就收到了多个申请,10天内就落地了第一笔资助,支持澳门大学伍海燕、南方科技大学刘泉影联合课题组建设国内首个大规模中文语料刺激下的脑电数据集。

 

交流:AI专家和脑科学家,能聊得起来吗?

作为神经外科大夫,复旦大学附属华山医院院长、天桥脑科学研究院中国负责人毛颖教授非常关注AI在辅助问诊、辅助分析大脑影像和脑电数据、制定手术方案等领域的价值。他认为,AI提供了一种新的视角来审视人脑,有助于克服研究中的主观性障碍,促进对脑疾病的研究。

为促进AI与脑科学之间的交流,天桥脑科学研究院已组织了6场以“AI for Brain Science”为主题的学术会议。这些会议聚集了AI科学家、神经科学家、临床医生、产业界专家和学生,共同探讨AI在基础研究和健康应用上的前景,吸引了800多名专家参与,在线直播观众接近100万人次。

在“记忆与人工智能”主题会议上,脑科学家分享了记忆编码、巩固、提取相关神经机制的最新进展,AI科学家则介绍了从脑科学发现中验证已有的AI算法设计思路,又将脑科学领域记忆研究进展用于开发具有记忆能力的AI算法。

11月,研究院再次重磅推出“数字生命与意识上传”系列会议,吸引了AI科学家、神经科学家等领域专家,共同讨论AI和脑科学的终极形态。研究院学术会议负责人表示,这些会议旨在全面探讨“数字生命”概念,包括伦理问题、个人数据的积累、脑机接口解码等话题。“数字生命需要科学界的合力探索,更需要全社会的共同关注和探讨。研究院举办这一系列会议,期望从0到1构建关于数字生命的泛圈层讨论生态,向着谋求共识的目标走出一小步。”

 

图3:研究院举办“数字生命和数字孪生”主题系列学术研讨会,第一讲关注数字生命与意识上传,从科幻走进现实。图源:天桥脑科学研究院(TCCI)

 

人才:新时代如何培养新一代科学家?

在AI和脑科学时代,如何培养,尤其是跨学科培养年轻人是一个关键。为此,天桥脑科学研究院主办了“AI+脑科学”高校巡回赛,吸引了众多才华横溢的年轻学子。同济大学的张婧璇和白俊豪通过这个平台展示了他们的创新项目——MindCam,一款在线多功能脑波相机,让用户的情绪和注意力变化能直观地体现在电脑屏幕上的头像特效和滤镜程度上。张婧璇说,他们希望通过这种方式实现情绪的“可视化”,帮助用户进行放松训练、缓解压力和焦虑,或改善注意力和认知功能。这个项目获得了这一比赛的脑机接口专业赛道奖项。

事实上,“AI+脑科学”的跨学科人才缺口,是研究院多年来持续关注的问题。研究院尝试从源头创新来缓解,用挑战赛、夏校等课堂外的新形式培养新人才。

 

图4:研究院主办“AI+脑科学”高校巡回赛颁奖仪式。图源:天桥脑科学研究院(TCCI)

 

坐落于苏州冷泉港亚洲中心的“计算与认知神经科学夏校”是研究院持续支持的项目之一。夏校举办10多年来,许多学生已成长为国际知名学者,如上海交通大学自然科学研究院教授李松挺、麻省理工学院助理教授杨光宇、耶鲁大学终身副教授Alan Anticevic、Meta研究员Jean-Rémi King、OpenAI研究员Francis Song等等。夏校创始人、纽约大学汪小京教授表示,“中国用于支持跨学科研究和教育的机构很少。这里要特别感谢陈天桥先生和他夫人创办的天桥脑科学研究院的支持。”

日前,法国艾克斯-马赛大学系统神经科学研究所教授维克多·吉尔萨到访上海。作为欧洲人脑计划首席科学家之一,他主要领导了数字孪生大脑项目(EBRAIN),并且在模型指导癫痫临床手术上取得了成功验证。了解到天桥脑科学研究院的“AI+脑科学”计划后,吉尔萨予以了高度评价,感叹未来脑科学发展的机遇已就在眼前。

 

 

图5:欧洲人脑计划首席科学家吉尔萨教授到访上海,与华山医院院长、研究院中国负责人毛颖教授商谈合作。图源:天桥脑科学研究院(TCCI)

 

科幻小说描绘的数字生命令人向往,我相信,只有AI+脑科学,才能打造出真正的、有灵魂的数字生命。”进军脑科学7年,陈天桥的“大模型元年”低调从容。

记者|涵棋

责编|韵珂

审校|存源

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI+脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为知名的支持人类脑科学研究的科研机构。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

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2023-12

 

作为医学史上最有名的病人之一,菲尼斯·盖奇的神秘故事流传至今。一根铁夯直接穿透盖奇的头颅,他大难不死,又活了若干年,但精神状态却发生巨大变化,从一名为人正直的工头变成了具有反社会人格的流浪汉。

这本是一个极为特殊的案例,对人们认识大脑是极为难得的机会。但事件发生于19世纪中期,医学远不如现在这样发达而全面。除了彼时报纸上对盖奇的猎奇向报道,几乎没留下什么有价值的医学报告或后续记录供后人继续研究。

 

 

如今,为了让更多特殊的病例能够被发现、记录和研究,天桥脑科学研究院(TCCI)联合复旦大学附属华山医院、上海市精神卫生中心,发起“值得研究的特殊病例”内部征集活动,鼓励来自全球神经、精神领域的临床医生、研究者分享自己发现或感兴趣的特殊病例,并围绕该项目筹建在线讨论社区——UniCaseHub

天桥脑科学研究院初期向每个经评审纳入“值得研究的特殊病例”资助5万元,以进行随访追踪;对其中有深入研究价值的病例,进一步资助20万-100万元,并围绕病例组织国际学术探讨会,支持研究成果发表。

下面是本项目的具体流程和参与方式:

 

期待您踊跃参与,共同为探索人类大脑奥秘、治疗大脑疾病贡献力量。

主办:

天桥脑科学研究院

战略合作伙伴:

复旦大学附属华山医院(国家神经疾病医学中心)

上海市精神卫生中心(国家精神疾病医学中心)

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2023-12

 

从年初《流浪地球》电影中的“图丫丫”,到近期OpenAI一个神秘的内部项目Q*被曝光,公众和学界对于通用人工智能(AGI)和数字生命的猜测和热议不减。

天桥脑科学研究院(中国)推出“数字生命与意识上传”系列研讨会,邀请神经科学家、AI专家、类脑智能专家、哲学家、伦理学家、科幻作家等相关专业人士展开“头脑风暴”。11月26日,首期“数字生命与意识上传的科幻想象”研讨会于上海图书馆(东馆)举行,北京大学人工智能研究院助理研究员杜凯及著名科幻作家顾备展开了对话直播,共计吸引了57万观众在线观看。

 

 

11月26日,首期“数字生命与意识上传”系列研讨会于上海图书馆(东馆)举行。

 

天桥脑科学研究院中国学术会议总监耿海洋博士表示,该系列会议旨在对“数字生命”概念进行全景图式的拆解,从科幻想象引入,后续将具体讨论数字生命的伦理问题、如何积累个人数据构建数字生命、BCI解码人脑、大脑仿真等焦点话题。数字生命需要科学界的合力探索,更需要全社会的共同关注和探讨。研究院举办这一系列会议,期望从0到1构建关于数字生命的泛圈层讨论生态,向着谋求共识的目标走出一小步。”

据记者了解,今年7月天桥脑科学研究院创始人陈天桥宣布为“AI+脑科学”加码10亿元投入,一方面重点关注精神健康、睡眠、神经退行性疾病等与大众需求息息相关的领域,另一方面则聚焦数字生命的前沿探索。陈天桥当时指出:“科幻小说描绘的数字生命令人向往,我相信,只有AI+脑科学,才能打造出真正的、有灵魂的数字生命。”

今年以来,天桥脑科学研究院亦在数字生命领域动作不断,包括面向中国神经和精神疾病临床医生,以及相关领域的科学家推出MindX数据支持计划,在安全合规的前提下,免费资助人类大脑及相关全身和行为数据的采集、分析和训练。

这不禁令人想起,在《流浪地球2》中,刘德华饰演的角色图恒宇,在女儿图丫丫濒临死亡之际,将她的意识上传到了U盘。后来,这份数据被传输到强大的超级计算机上形成自我意识,令图丫丫以数字生命的形式生存。

以ChatGPT为代表的大模型AI也出现了量变引发质变的“涌现”现象。近日媒体还曝光了OpenAI内部存在一个名为“Q*”的神秘项目,部分研究人员警告其取得了“可能对人类造成威胁”的进展。

 

数字生命图丫丫。图源:Midjourney

 

杜凯认为,数字生命已经进入需要被严肃讨论的阶段。“其实,我们也是生活在一个虚拟的世界中,周围世界是我们视网膜对世界的重建,每个人都不一样。也许有些极具天赋的画家,像梵高和毕加索,他们感知到的世界就像他们的画作一样。在这个意义上,人和机器没有太大区别。”

而ChatGPT表现出的“智慧涌现”给意识研究提供了一种新的思考方式。“意识可能不是被事先定义的,而是涌现出来的。传统上,做科学是由自上而下的方式进行的。由科学问题驱动的研究方式也许没办法去解决意识的问题,但或许可以通过工程的方式看看能否产生出意识。

顾备介绍道,许多科幻作品的数字生命构想都曾带给她深刻的印象。例如在《尤比克》中,人即将死亡时,意识可以被冻起来、多次激活直到慢慢消亡。而在《神经漫游者》中,已经死亡的黑客的意识被放入一个黑盒子中,在需要执行任务的时候就被激活。《黑客帝国》、《盗梦空间》则直接通过脑机接口或者其他方式进入意识。

她认为,我们需要对数字生命进一步拓展想象力。“人类在使用工具的时候特别喜欢拟人化,所以人类老想把数字生命也拟人化。但数字生命可能是一种波、一种能量或者以一种信息的状态存在,最终数字生命的存在方式不一定和人一样。

就人类与数字生命共存的可能未来,顾备谈及OpenAI内部存在有效加速派和超级对齐派两个流派。“超级对齐派一定要让人工智能符合人类要求,核心需要造福人类。有效加速派则认为科技的发展是不可阻止的,发展到一定程度,一定可以用科技制约科技。”

顾备总结道,让人类逃离掉肉体的低级趣味或者病痛束缚,达到高级的精神追求,是人们对数字生命的美好展望,然而这不可避免地涉及到技术普惠等社会议题。

杜凯也提醒道,人脑约860亿个神经元,每个神经元上面大概又有1万多个突触。保守估计,人脑的参数量级是ChatGPT的4-5倍,比机器要复杂得多。不加限制的“涌现”本身隐藏着失控的风险。“所幸的是,相比起AI,人类擅长在混乱和矛盾的状态中总结出一条清晰可行的道路,这是人类的优势。”

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2023-11

 

“测试时,我们软件对眨眼脑电波的识别准确率其实很高的,没想到上台紧张,他眼皮老跳!”同济大学电子与信息工程学院大三学生张婧璇有点着急。

台下的评委忍俊不禁,安慰道:“没事,搬把椅子来,让他坐下来冷静一下。”

10月20日下午,由天桥脑科学研究院(中国)主办的“AI+脑科学”高校巡回赛首站决赛在同济大学嘉定校区举行。这段对话就发生在评审现场。

该站比赛为期两个月,围绕AI赋能脑科学创意赛、基于机器视觉的胶质细胞识别赛和脑机接口专业赛,面向同济大学本科、硕博在读学生开放。除获得奖金之外,优秀个人或团队还有机会前往天桥脑科学研究院在海内外举办的“AI+脑科学”夏校进修。

01AI加持脑机接口,

带来“意念控制”的无人机与相机

“眼皮老跳”的,是张婧璇参加脑机接口专业赛的合作者、软件学院大三学生白俊豪。他们设计了一款名为MindCam的“在线多功能脑波相机”并作现场演示。白俊豪头戴一款轻便的非侵入式脑机接口设备,可实时采集前额脑电信号,随着他情绪放松度和注意力的变化,电脑屏幕上他的头像特效和滤镜程度也随之变化。例如,在选择“变形”特效时,每当用户情绪更为紧张,五官变形就会更为剧烈;在选择“素描”滤镜时,每当用户注意力更为专注,头像的素描效果也更为清晰。

MindCam的拍照动作也是通过脑控完成的:用户只要用力眨下眼睛,就能启动自拍。这个过程需要AI算法对用户无意识的眨眼和有意识的眨眼产生的不同脑电进行鉴别。没想到,他们还是差点在这个环节“翻车”。

 

 

图注:活动现场

 

最终,张婧璇和白俊豪在克服一开始的紧张情绪后,顺利完成了现场答辩,并获得了脑机接口专业赛道的二等奖。由天桥脑科学研究院、同济大学电子与信息工程学院、同济大学医学院、同济大学附属养志康复医院专家们组成的评审委员会,对“在线多功能脑波相机”在短时间内的项目完成度给予了认可。

“我们希望用这种方式实现情绪的‘可视化’,让大家更加关注精神健康问题。”自称“大I人”(在MBTI测试中代表内向型)的张婧璇说道。“展望未来的话,人们还能通过这种相机的特效互动,进行放松训练,缓解用户的压力和焦虑;或是进行注意力训练,改善注意力水平和认知功能。”

同样是眨眼造成的脑电波动,同济大学电子与信息工程学院的李小壮和南佳延将这种信号设置为脑控无人机的起飞指令。目前,市面上的无人机普遍采用遥控方式,未能解放人们的双手。他们带来的“MindDrone:基于深度学习的脑机接口控制无人机系统”,可使用户凭借想象左手抬起、右手抬起、左腿抬起、右腿抬起来操控无人机不同维度的运动,赋予无人机“随心而动”的智能化操作体验。该项目摘得脑机接口专业赛道的一等奖。

来自同济医学院的“脑电多尺度与非连续特征解码:时序卷积与时序Transformer的融合策略”则获得脑机接口专业赛道三等奖。

 

02培厚“AI+脑科学”的创新土壤

本次赛事的另一专业赛道为基于机器视觉的胶质细胞识别赛。据赛事主办方天桥脑科学研究院(中国)介绍,越来越多的研究发现,小胶质细胞作为中枢神经系统中主要的免疫细胞,其介导的神经炎症是阿尔茨海默病发生发展的关键因素,对细胞形态的有效表征与分析将为我们打开研究小胶质细胞生理病理功能的一扇全新大门,具有重要的基础科研和临床转化意义。

经过初赛和复赛,最终有三支队伍设计的AI方案脱颖而出,效果和可行性获得了评审委员会的认可。评审委员会成员、天桥脑科学研究院AI专家王雄点评道:“冠军团队使用了大量数据预处理方案来对医学图像做数据增强(包括不限于随机旋转、弹性形变等),在一定程度上缓解了小样本带来的模型过拟合风险,增强了分割模型的鲁棒性。”

此外,富有国风美感的“XR心理疗愈新体验”、瞄准交通安全痛点的“Brainbeats:用于疲劳检测的便携式脑机接口设备”以及关注大众精神卫生的“SerenAI-生成式虚拟情感陪伴助手”分别摘得AI赋能脑科学创意赛的前三甲。

 

图注:活动现场

 

同济大学电子与信息工程学院党委副书记徐伟铖说道,同济大学是全国首批获得“人工智能”本科专业建设资格的高校,并获批建设“自主智能无人系统”全国重点实验室。此次天桥脑科学研究院适时将“AI+脑科学”赛事带进校园,极大地激发了学生们的创新热情,有助于培养AI赋能各学科的创新土壤。

自今年宣布在“AI+脑科学”领域追加10亿元投入后,天桥脑科学研究院不仅加大在前沿实验室的科研步伐,也不断完善包括会议、夏校、媒体、基石合作伙伴在内的生态布局。“AI+脑科学”旨在充分调动青年学子的创新力量,助推交叉学科发展的“最先一公里”。此外,研究院已围绕AI for Brain Science组织了多场学术会议,邀请人工智能科学家、神经科学家、临床医生、产业界专家和高校年轻学生学者同台共话,全方位拆解AI for Brain Science在基础研究和健康应用上的可能性。系列会议大众总观看52万人次,参会领域专家800余人。

 

关于TCCI

天桥脑科学研究院(Tianqiao and Chrissy Chen Institute,TCCI)是由陈天桥、雒芊芊夫妇私人出资10亿美元创建的,旨在聚焦AI+脑科学,支持、推进全球范围内脑科学研究,造福全人类,目前已经成为知名的支持人类脑科学研究的科研机构。

TCCI一期投入5亿元人民币支持中国的脑科学研究,与上海周良辅医学发展基金会合作成立上海陈天桥脑健康研究所(又名TCCI转化中心),致力于提升脑健康和脑疾病治疗研究和成果转化。后又与华山医院、上海市精神卫生中心等建立战略合作,设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室。在国际上,TCCI与加州理工学院合作成立TCCI加州理工研究院,设脑机接口、社交与决策神经科学、系统神经科学、分子与细胞神经科学、大脑成像、神经科学教育等多个中心,重点关注大脑基础研究。TCCI还在北美、亚洲、欧洲、大洋洲主办、资助了200多场高质量的学术会议。

 

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