3. 脑疾病领域的中国脑计划任务
认知障碍相关脑疾病作为中国脑计划的重要一环，对解决我国实际的人民生活需求具有重大意义。全球约有9.7亿人患有脑疾病[16]，占世界人口总数的13%以上。在我国，常见精神疾病的患病率达16.6%，其中抑郁症患病率达7.4%，孤独症患病率为0.7%；AD、帕金森病等疾病的患病率也逐年增长[17]。认知障碍相关脑疾病负担排名超过肿瘤、心血管疾病等。不仅如此，脑疾病也是我国致残致死率最高的疾病[18]，90%自杀死亡者存在认知障碍相关脑疾病[19]。而更为严峻的是，目前针对脑疾病我们仍然缺乏有效的预防和诊疗手段，亟需通过开展大规模队列研究和建立临床研究大数据与样本库平台，阐释脑疾病发病机制和发展轨迹，探索患病风险因素并建立预测模型，开发脑疾病早诊、优治与康复新技术。目前国际上已经建立了一些较为成熟的脑疾病临床研究大数据与样本库平台，如UK Biobank是迄今为止世界上规模最大的人类健康资源库，包含50万英国40~69岁志愿者的数据，旨在研究遗传、环境等与人类重大疾病的关联；Adolescent Brain Cognitive Development(简称ABCD)是美国最大的关于大脑发育和儿童健康的队列研究，采集影像学、遗传学、神经心理学等数据，旨在为研究青少年脑认知功能的长期变化和孤独症等儿童期脑疾病提供平台。此外，还有一些针对特定疾病的平台，比如荷兰的Netherlands Study of Depression and Anxiety(简称NESDA)收集了3 000多名抑郁症和焦虑症患者数据，关注抑郁和焦虑的心理学、社会学、生物学和遗传学因素；Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative(简称ADNI)是在美国和加拿大63个研究中心进行的纵向多中心研究，采集了临床数据、神经心理学测试、生物样本、磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)等数据，旨在明确AD的临床、影像、生化和遗传等生物标记物；澳大利亚的AIBL(the australian imaging, biomarkers & lifestyle flagship study of ageing)纳入了1 100多名60岁以上的受试者，旨在发现决定AD发展的生物标志物、认知特征、生活方式等；美国的ENIGMA(enhancing neuro imaging genetics through meta analysis)是全球最大的脑图谱项目，采集了3万余人的脑影像扫描数据与遗传数据，旨在分析正常脑功能或多种脑疾病关联的影像学和遗传学机制。上述队列和平台的建设，为筛选孤独症、抑郁症或AD等脑疾病的风险基因提供了大规模的数据来源，保证了研究结果的稳定性和可靠性，使得早期筛查和诊断成为可能，如2022年4月发表于Nature Genetics的一项研究对111 326名AD患者的遗传数据进行分析[20]，发现了42个新的风险基因，可以帮助研究人员确定影响疾病发生和发展的分子机制并寻找潜在的药物靶点，提示通过队列研究和数据/样本库平台建设对推动脑疾病研究发展具有重要意义。
中国脑计划在脑疾病领域积极布局，提出以下目标：(1)通过建立中国人脑健康多维度大数据库，结合遗传学、影像学、症状学等多模态数据，利用共享计算分析平台，建立若干种认知障碍相关重大脑疾病精准早期诊断标准和干预手段，实现在孤独症、抑郁症、痴呆等疾病国际临床指南中的中国证据超过三分之一；(2)通过绘制重大脑疾病表型特征谱，研发出能够引领国际的早诊、优治新技术和疾病复发预警系统，实现脑疾病的早预防、早诊断和早治疗；(3)紧密依托临床队列和数据库，借助分子生物学、生物信息学和影像学等学科的快速发展，在分子、环路、网络以及疾病人群等多个层次全面解析脑疾病的发病机制。同时，脑疾病方向下设三个子任务，包括孤独症等儿童期疾病、抑郁症等成年期疾病和痴呆等老年期疾病。针对每一个子任务，中国脑计划都提出了具体的研究目标：(1)孤独症等儿童期疾病的确诊率和治疗有效率提高40%；(2)抑郁症等成年期疾病的早期诊断正确率提高50%，累计临床治愈率提高50%，抑郁症所引起的致死致残率下降20%；(3)实现痴呆等老年期疾病的早期预警，延缓疾病发生，提高生活质量。在中国脑计划的第一个五年任务期内，争取建成包含多维数据，具有统一性、标准性和代表性的大规模临床和社区队列；建立数据标准体系，形成标准化数据平台，初步建成中国人脑健康多维度大数据库；开发适合中国人群的脑健康风险预测模型及个体化早期诊断、治疗方案，建设综合干预模式研究体系，提高早期诊断水平，延缓或逆转病程的进展。
2021年首批公布的申报方向中，脑计划在“孤独症等儿童期疾病的发病机制和诊治”“抑郁症等成年期疾病的发病机制和诊治”和“痴呆等老年期疾病的发病机制和诊治”三个子任务中，分别布局了8项、4项和3项指南方向，包括“脑疾病临床研究大数据与样本库平台建设”“抑郁症的发病机制与干预技术研究”和“痴呆的临床队列研究”等。
通过上述介绍可以看出，中国脑计划在脑疾病领域的布局涉及青少年、成年和老年，对每一年龄阶段易发生的脑疾病都设立了从机制研究到临床干预的全方位研究项目，有望在未来实现多项重大突破。首先，从基因到脑网络、从个体到群体多角度阐释脑疾病的发生发展过程，有利于揭示全生命周期的脑疾病生物学和影像学基础，发现脑疾病风险因素，提出脑疾病病理生理过程的新理论和新假说，结合深度学习等技术，构建疾病发生发展变化轨迹模型，促进实现认知障碍相关脑疾病的早期识别和早期预防；其次，借助干细胞诱导技术，可实现将来源于脑疾病患者的诱导多能干细胞，体外诱导形成“类脑器官”，促进相关生物学和多组学研究以及大规模化合物筛选，并整合体外实验数据和纵向临床数据，构建疾病预测模型；另外，利用神经影像学和电生理学等数据，构建脑疾病的网络级分析框架，形成脑疾病的感知-干预闭环神经调控系统，有利于实现对单病和共病的有效治疗；再者，通过基础研究和临床研究相结合，不仅可以鉴定出具有潜在临床诊断或疗效价值的客观指标和生物标记物，还可以在不同人群中进行验证，从而构建脑疾病的定量化评价指标体系，提高疾病诊断系统的精准度，开发个体化治疗策略；最后，“类脑计算和脑机智能”方向的研究成果也可以用于构建脑疾病的早期预警、疾病分类、疾病预测和疗效预测模型，将临床脑疾病和定量神经生物学指标相结合，实现脑疾病个体化诊疗和人工智能辅助的诊疗模式。
中国脑计划的正式启动标志着我国脑科学研究迈上了一个新的台阶，不仅推动了对大脑认知原理的解析和人工智能技术的发展，而且通过建立中国人脑健康多维度大数据，有望全面解析脑疾病的发病机制，实现脑疾病的早预防、早诊断和早治疗。