神經(jīng)科學(xué)研究中的數(shù)據(jù)處理問題
近期美國國家科學(xué)院宣布了新增選的院士名單，其中新增院士90名，包括外籍院士18名。此次生命科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)選的女院士并不多，來自密歇根大學(xué)安娜堡分校的神經(jīng)科學(xué)與精神病學(xué)教授Huda Akil就是其中之一，這位科學(xué)家主要貢獻(xiàn)是發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性鴉片肽的生理作用，曾經(jīng)擔(dān)任zui大神經(jīng)學(xué)會the Society for Neuroscience主席。近期其研究組在Science上發(fā)文，解析了神經(jīng)科學(xué)研究中的數(shù)據(jù)處理問題。
據(jù)報道，對于每一個學(xué)科來說，數(shù)據(jù)的巨幅增加都具有兩方面的況味：一方面是處理數(shù)據(jù)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，另一方面是處理“好”數(shù)據(jù)帶來的巨大機(jī)遇。在數(shù)據(jù)存儲方面，越來越多的數(shù)據(jù)超出了人們能夠進(jìn)行物理保存的范圍。于是一個重要問題就是哪些數(shù)據(jù)應(yīng)該存檔，哪些應(yīng)該丟棄，以及如何訪問和應(yīng)用存檔的數(shù)據(jù)。要知道，許多數(shù)據(jù)庫都變得太大而難以下載，對于這些數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)容量和管理成為新的挑戰(zhàn)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，半數(shù)以上的課題組都采用組內(nèi)保存數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，而且缺乏專職人員進(jìn)行管理。Science就此推出了“Dealing withData”的專題，解析在目前這個信息爆炸、數(shù)據(jù)井噴的時代里，如何進(jìn)行數(shù)據(jù)的搜集、維護(hù)和使用。這一專題涉及分子生物學(xué)，神經(jīng)生物學(xué)，化學(xué)等多個領(lǐng)域，其中在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域，Akil教授就發(fā)表了題為“Challenges and Opportunities in Mining Neuroscience Data”（神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)挖掘的挑戰(zhàn)與機(jī)遇）的文章，Akil教授認(rèn)為，腦科學(xué)的根本挑戰(zhàn)在于解碼關(guān)于人的復(fù)雜行為和功能的“神經(jīng)劇本”，包括思維，記憶，行為和情感。這就需要獲得并綜合大量的、五花八門的、時空多尺度的數(shù)據(jù)。
在這一觀點性文章中，Akil教授通過多個例子說明了“神經(jīng)信息學(xué)”方法在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時的諸多優(yōu)點。作者特別提到“連接組學(xué)（connectomics）”和“神經(jīng)科學(xué)信息框架（NeuroscienceInformation Framework,NIF）”，它們都證明從神經(jīng)信息的不同層次加深對腦的理解具有許多新機(jī)遇。
Akil教授在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域獲得了多個重要的研究成果，比如他們曾發(fā)現(xiàn)一種與大腦發(fā)育有關(guān)的化學(xué)物質(zhì)或許可幫助減輕焦慮癥甚至抑郁癥，研究人員們通過篩選法培育出兩類大鼠，一類焦慮不安，一類比較安定，檢測發(fā)現(xiàn)，焦慮不安的大鼠與安定的大鼠相比，前者大腦中的成纖維細(xì)胞生長因子2（簡稱FGF2）水平較低。研究人員認(rèn)為此前人們知道FGF2與大腦發(fā)育有關(guān)，可幫助修復(fù)大腦創(chuàng)傷，但這項研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF2還扮演了另外兩個重要角色：它是導(dǎo)致焦慮癥的遺傳因素，也是環(huán)境影響人體的調(diào)節(jié)因素。
神經(jīng)科學(xué)研究中的數(shù)據(jù)處理問題