脑科学的重要性毋庸置疑，其研究成果的应用推广对全人类来说意义非凡。但目前其应用领域还十分有限，主要有两大方面，一是在脑科学促进学科融合发展方面，脑科学与其他学科之间不断交叉拓展、向纵深融合，催生了新兴学科、新兴科技的诞生和繁荣，如神经教育学、脑机接口的兴起；二是研究成果直接应用于其他领域，如仿生科技、人工智能、医疗、军事等。
01脑科学主要应用领域
患者在进行“脑机接口”康复训练1.脑机接口
脑机接口是指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，从而实现脑与设备的信息交换。脑机接口技术主要应用于人机交互、革命性假肢（神经控制假肢）、神经预测与新兴疗法、恢复主动记忆和RAM重播、神经工程系统设计、下一代非侵入性神经技术等领域。
在人机交互领域，主要应用包括语音交互、智能操控、真人与虚拟影像互动等。神经科学家菲尔·肯尼迪（PhilKennedy）曾研发“侵入式”脑机接口，让一位严重瘫痪的病人用大脑控制电脑光标以打字“发声”，通过回答“是”或“否”实现人机交流沟通。
在革命性假肢（神经控制假肢）领域，美国国防部高级研究计划署（DARPA）“革命性假肢”计划已经改造多款世界上最先进的假肢。这些假肢可以通过线路对手指和脚趾的动作产生反应。下一步，这些假肢将会与佩戴者的神经系统整合在一起，完全能够对各种神经信号作出反应。
在神经预测与新兴疗法领域，研究人员把个体大脑信息与其他数据融合，进行大数据分析，并实现个性化的神经预测，主要包括智力测验、认知障碍分析、脑疾病诊断等，甚至包括犯罪倾向预测等。通过对眼窝前额皮质进行开环的神经刺激，来调节与抑郁相关的大脑子网，从而缓解中度和重度抑郁。
在恢复主动记忆和RAM重播领域，主要是开发和测试用于人类临床的无线、完全可植入的闭环神经接口系统。该接口能够感知由损伤引起的记忆缺陷，并提供针对性的神经刺激以恢复正常的记忆功能，从而帮助因疾病或创伤导致记忆力减退的患者恢复记忆。
在神经工程系统设计领域，通过开发一款可植入的神经接口，能够在大脑和计算机之间建立超过万个神经元级别的双向通信系统，并提供空前的信号分辨率和数据传输带宽。
在下一代非侵入性神经技术领域，通过开发新一代的高分辨率非侵入式双向脑机接口，可同时写入和读取多个脑位点的信息，提高士兵与武器装备的高水平交互能力，以及士兵的超级认知、快速决策和脑控武器装备等超脑和脑控能力。
仿趋磁菌软体微型机器人的形态学表征2.仿生科学
仿生学就是在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科，例如信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等。如通过对视觉信息加工及其分子和细胞机理的研究，绘制视觉学习和记忆的分子与神经基础，结合视觉系统的生长、发育及其调控机理，运用视觉计算神经科学的方法，研究信息加工网络和模型，制造多种多样生物仿生体，如蜂群无人机；仿生学与神经科学交叉融合，诞生了许多新兴科研领域和科技成果，如疏通血栓的微型机器人即将进入临床应用，能够杀死癌细胞的微型机器人也已研发成功等。
全新轮腿式机器人Ollie3.人工智能
脑科学与类脑科学（智能）是人工智能发展的基础。目前，全球人工智能研究正向机器智能进化，但仍有很多技术难题需要克服，如机器人还不够灵活，仿真模拟仍没有达到人类那样的协调性和灵活性，还需要大规模的高质量数据样本进行更加精确的计算。人工智能仍缺乏高级认知能力和深度学习能力，尤其在可解释性、推理、举一反三等方面，与人脑的学习能力相比还有巨大的差距。现有算法与期望结果之间的差距，迫切需要对脑科学进行更加深入和精准的研究。
《自然》杂志文章4.医疗领域
目前，包括各种神经类和精神类疾病在内的脑相关疾病，已经超过心血管病和癌症成为人类健康最大的威胁。例如，婴幼儿脑发育障碍所导致的癫痫、中风、自闭症，青壮年人群中的抑郁症、躁狂症，老年人神经退行性疾病，颅脑创伤后的应激综合征、植物人状态、神经损伤修复等。
脑科学的快速发展，为科学家研制新的治疗药物和治疗策略提供了可能。例如，依据抑郁症病理机制，研发出抗抑郁有效药物——谷氨酸受体（NMDAR）抑制剂氯胺酮；通过靶向大脑中的小胶质细胞，实现神经保护和再生，帮助修复和减轻因脑损伤引起的认知缺陷；通过运动诱导AHN、提高脑源性神经营养因子（BDNF）水平，可以预防阿尔茨海默病；使用神经营养因子或结合辅助药物治疗帕金森病。
脑科学在教育实践中的应用5.教育领域
脑科学领域的大脑神经突触生长呈倒U状模型学说、智力可塑性学说、多元智能理论和“情感智力”理论等，激发了人们对传统教育的反思。一方面，脑科学的发展推动着教育观、教育方式和教育体系的转变。教学过程就是学生脑智力开发的过程。教育必须适应学生身心特点和规律，教学活动必须根据青少年智力发展情况来开展。科学地进行早期教育和学校教育，才能更好地促进学生脑发育，达到更好的教学效果。另一方面，脑科学的研究成果也推动着教育评价体系的转变。不同类型的脑智能是学生个性化发展的基础，不能用单一的标准对学生进行评价。新型教育评价方式和评价体系的创建，既有助于学生素质的全面发展，又能使学生的特长得到充分挖掘和发展，并使学生保持良好的心态和进取精神，最大限度地预防、减少和精准干预学生的心理障碍和心理疾病。
陆地机器人与作战人员协同作战6.军事领域
脑科学在军事领域的应用直接关系到国家安全。其在军事领域的应用主要包括四个方面：研制类脑军用机器人，以提升军事实力，并有效降低军事投入中的人员损耗；研发脑控武器装备，以更加智能的方式操控武器；云控制敌方大脑，扰乱敌方大脑功能，甚至反指导敌方的军事行动；开发军事智联网和脑联网，通过脑机接口技术实现大脑与外界的信息交流和控制，开启人机、人人、物物、人物互通有无的智联时代。
美国国防部在以杜克大学神经工程中心为代表的全美6个实验室中开展了“思维控制机器人”研究，美国国防部高级研究计划局（DARPA）则开展了名为“阿凡达”的尖端军事科研项目，旨在扩展人类机能，控制进攻性武器。此外，“仿脑”技术的问世将大幅提高无人系统的智能化水平，为包括“作战云”服务、军用机器人在内的多个领域带来颠覆性变革。
未来，人们或可开发出基于脑联网的脑脑协同作战平台，实现战场感知、后勤保障、武器装备与指挥系统的高度优化与集成。从而使各作战环节和指挥效能得以最大限度地发挥，在瞬息万变的战场态势中捕获稍纵即逝的先机，实现出奇制胜。
02脑科学研究发展趋势
随着脑科学的快速发展，全球需在信息共享、风险防范和道德伦理等方面加强合作，为脑科学创造更加健康有序、和谐稳定的发展环境。
绘制的高分辨率脑图谱1．绘制高分辨率脑图谱将是脑科学研究的重要方向
脑图谱绘制将向微观和宏观两个方向延伸。在微观层面，通过绘制人脑细胞结构图谱，已从人类大脑皮层“颞中回”鉴定出75种兴奋性和抑制性神经元；通过重建0多个神经元并追踪其在大脑中的分支路径，构建了最大的神经元数字集合。在宏观层面，模拟出完整的小鼠脑图谱，建立了脑细胞分子、解剖和生理注释的3D通用脑细胞图集，构建了小鼠大脑综合神经环路图；已绘制出人类小脑的高分辨率图谱。除此之外，脑科学与人工智能技术融合，为建立从机器感知、机器学习到机器思维、机器决策的颠覆性模型和工作方式提供了可能。
多通道全无线神经信号记录芯片2．类脑芯片将成为信息技术的重要发展方向
信息技术的快速发展为脑科学研究提供了强大的支撑工具，脑科学的进步反过来又会推动相关信息技术的发展。例如，近年来类脑计算成为信息技术的重要发展方向，以人脑为原型的类脑芯片逐渐成为研究热点。这就需要研发基于非常规计算的芯片架构，使芯片具备类脑功能，以满足新型智能体的脑机融合需求。构建类脑计算机不仅有助于更加高效地处理、利用海量脑数据，从而更好地实现脑机融合，进一步完善类脑芯片的设计与实现，研发基于非常规计算架构、具备类脑功能的、新型的智能体与机器人。
NeuroBlate3．治疗脑疾病的新方法将受到资本市场的青睐
目前，脑科学的产业化应用主要有三个方向，一是神经监测与成像检测，二是神经疾病治疗与调节，三是脑控制与模拟。其中，治疗脑疾病的新型药物无疑将极大造福人类，因而受到资本市场的青睐。近十年来，脑科学领域的融资活动主要集中在脑疾病治疗与药物研发、脑信息监测与检查两大方向。如美国蒙特利医疗公司（MonterisMedical）开发了可帮助外科医生消融脑肿瘤或脑部病变组织的NeuroBlate系统，因而受到资本市场的追捧，融资金额已超过1.2亿美元。
中俄脑科学与人工智能交叉学术研讨会4．加强国际合作是推动脑科学健康发展的重要途径
为推动各国脑计划协同合作，美国、欧盟、日本、中国、加拿大、澳大利亚、韩国于年组建了国际脑科学计划（InternationalBrainInitiative，IBI）组织。年3月，中国科技部在上海主办了IBI的国际脑科学计划协调会议。与会各国研讨了IBI的发展方向、运行模式和实施路径，就推动脑科学国际合作、促进脑科学新发现与技术进步、提升人类福祉等问题进行了探讨。未来，IBI将建立有利于研究成果转化应用的创新合作机制，重视人脑与认知相关的数据隐私及多方数据共享，建立符合科学伦理的监管机制，推动脑科学领域成果的教育与普及。
03主要思考与建议
1．大力支持脑科学基础研究
在我国“脑计划”顶层战略之下，大力支持脑科学基础研究。以规划为导向，以重大项目为抓手，谋划一大批面向“十四五”时期和年的重大项目、科研平台等，筹建或组建国家、省市级脑科学研究重大载体和实验室，加大学科建设投入，大力支持脑科学各类研究项目团队组建并申报重大课题，建立严格的高标准、高要求评审机制，促进脑科学研究量的突破、质的提升。大力鼓励脑科学相关学会、联盟、协会、社会团体的创建和发展，加强各类组织与国际脑科学资源的对接与交流合作，为我国脑科学的发展提供强大的社会支撑力量。
2．瞄准重点领域提升国际竞争力
瞄准脑科学重要前沿领域，做好“脑科学重大项目”的顶层设计，明确具体发展目标、发展路径和技术方案；制定“脑科学‘十四五’重大科技项目清单”和“面向重大项目清单”，大力鼓励变革性技术研究和创新研发，广泛搭建国际合作交流平台，大力引进国际先进的脑科学研究机构和人才，汇聚全球脑科学研究和创新要素，为我国的脑科学研究提供强有力的智力资源保障，力争掌握未来智脑时代的领先地位，提升我国在原始科技创新方面的国际竞争力。
3．加强组织领导，推动战略性项目落地
坚持党对科技事业的领导，发挥党的领导政治优势，深化对创新发展规律、科技管理规律、人才成长规律的认识，抓重大、抓尖端、抓基础，为我国科技事业发展提供坚强政治保证，切实抓好落实工作。成立国家、省市级“脑科学专项工作组”，赋予其强有力的科技方案制定和科学决策、组织协调职责，统筹各方建议和资源，布局汇聚研究力量、推进学科建设、用好科研成果，广泛吸收业界代表，细化、精确论证我国迫切需要发展的领域和战略必争领域，建立国家、省市重大项目创建机制，明确年度落地计划，压茬推进、滚动实施。
4．充分利用社会资源助推脑科学产业化
充分调动和利用社会资源，发挥企业研发机构的积极性和主动性，使其参与到脑科学、类脑科学研究和应用研发中来。在重大科技项目设计上，紧紧围绕我国支持北京、上海、粤港澳大湾区建设“国际科技创新中心”的契机，加强脑科学领域原创性、引领性科技攻关，加大研发投入，鼓励社会各界科技创新力量参与到“脑科学、类脑科学”重大科技项目、重大课题研究、重点平台建设中来，加快科研人才与科研成果的集聚和流动，释放体制活力，提升脑科学领域的研究热情和活力，加快推进脑科学应用的产业化进程。