科学家质疑五角大楼生物学研究高风险手段
时间:2017-12-07

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  目前,国防高级研究计划局(DARPA)正在大力推动生物学研究,但一些科学家质疑其高风险的仪器是否工作。

  DARPA赞助约翰霍普金斯大学开发的仿生假肢

  图片来源:Zackary Canepari

  当杰弗里·凌提到技术的未来,他的想法是强大的。凌玲热切地描绘了人们远远超出自己生活的世界,意识可以下载到外部硬盘上。在接下来的20年里,我们的大脑会高速旋转。我们已经进入这个领域。

  曾受过神经学家训练的林先生也是陆军上校,也是国防部高级研究计划局(DARPA)第一个生物办公室的主任。由DARPA于2014年4月发起的生物技术办公室(BTO)致力于支持各种技术理念,从为士兵设计的动力外骨骼到控制精神疾病的脑植入物。 DARPA的计划在其他领域同样疯狂。

  1957年,苏联向世界发射了人造卫星 - 人造卫星,在美国之前,一年之后,美国成立了国防部,负责防止此类突发事件的再次发生, BTO项目经理可以自由地在大胆的项目上花费数百万美元,而无需经过同行评审等复杂的过程,而且通过与技术开发阶段的申请人紧密合作,该机构的目标是帮助技术从基本的研究商业应用。

  而这种积极和高风险的战略取得了惊人的成功,特别是该机构在二十世纪七十年代开发的互联网技术。这些成功激发了一系列模仿者,如能源部的ARPA-E。 ARPA-E侧重于资助高风险的替代能源研究。

  然而,人们也怀疑DARPA的全速模式也可以应用于生物学,他们认为生命系统比较复杂,包含着大量未知或难以控制和设计的变量,而且由于该机构的生物学直接适用于人类,研究充满伦理问题。例如,设计用于生产绿色生物燃料的合成生物也可能产生爆炸物,而用于治疗伤员的脑刺激技术也可用于提高战斗效能。

  得克萨斯州生物统计学顾问爱德华·哈蒙德(Edward Hammond)想知道DARPA是否怀疑研究人员。你不知道DARPA真正的想法是什么,他说他们很善于找到那些能解决他们感兴趣的问题的人。

  尽管如此,许多生物学家仍然很乐意从国防部(DOD)获得资金,用于开发更好的治疗技术和改善心理健康治疗等创新项目。然而,凌强调说,DARPA了解这些担忧:每个BTO项目都有一个生命伦理咨询委员会。他还说,如果梦幻般的生物技术是不可避免的,那么DARPA的工作就是投资,加快发展进程。

  有人认为这太可怕了。他说,但我觉得这很刺激。

  快速反应

  自2001年以来,DARPA一直采用生物科学。当时,炭疽病被送到媒体办公室和议会议员,引发公众对生物恐怖主义的恐慌。随后在阿富汗和伊拉克的战争促使该机构资助神经心理学和脑机接口,以帮助受伤的退伍军人。到2013年,生物相关项目的数量有所增加,DARPA决定统一整合这些项目。自然,当时的DARPA科学副主任凌先生接管了新办公室,每年投入2.88亿美元。

  华盛顿州科学史学家乔治·戴森(George Dyson)表示,该办事处当然会加快研究,因为要完成其使命的快速军事任务。考虑到DARPA正在进行的计算机等项目,军方一直很快为他们感兴趣的项目提供资金。

  DARPA对奥巴马总统在2013年提出的脑 - 人类创新计划的回应是一个很好的例子。该计划是一个备受期待的多机构合作计划,致力于理解大脑电路。在资金分配之前,美国国立卫生研究院(NIH)花了几个月的时间设计了一个10年的战略计划,NSF进行了相关的研究项目竞赛。 DARPA迅速将五千万美元的资金投入到几个五年的项目中。

  目前这些项目已经交给了BTO。例如,一个名为恢复快速存储的项目致力于开发一种刺激装置,帮助脑损伤士兵恢复记忆。另一个项目SUBNETS正在开发一种可以治疗七种精神病和神经紊乱的大脑植入物。作为第一步,这两个计划将监测经历了临时电极植入的癫痫患者的大脑活动。这些电极植入患者的初始发作位置,研究人员要求患者进行记忆训练或执行涉及神经通路的记忆任务,这些过程可能因上瘾或抑郁而受损,并可能记录电路模式。

  然而,取得成功还需要时间。毫无疑问,这是一个非常雄心勃勃的计划。加州大学旧金山分校的神经外科医生Edward S.SUBNETS项目的联合负责人说,我认为任何人都不会认为这些问题在未来五年可以很容易地解决。

  独特的模型

  此外,DARPA的资助过程也扰乱了使用普通机构的细致的同行评议过程的研究人员。在DARPA,大部分权力属于在学术界,工业界和武装部队工作的项目经理。他们还可以自行设计创新举措,邀请研究人员申请项目,并选择他们认为可以实现目标的团队。然后在项目过程中与研究人员合作,指导项目进展。

  DARPA将严格要求资金的接受者工作,一旦进度没有完成,资金就会迅速减少。例如,2007年,DARPA开始了一个名为“RealNose”的项目:开发带有嗅觉受体的人造狗鼻子来检测化学武器等香味物品。但三年后,该机构得知受体蛋白在室温下过于不稳定,从而扼杀了该项目。

  BTO副主任艾丽西亚·杰克逊(Alicia Jackson)表示,遵循DARPA协议的研究人员通常可以自由公布结果,很少有项目被列为秘密。然而,DARPA资助的获得者也必须放弃一些自由:例如,如果他们在发展过程中偶然发现有趣的问题,就不能继续用DARPA资助进行研究。

  起初,这是一个文化变化。马萨诸塞州总医院的神经外科医生Emad Eskandar是SUBNETS项目负责人之一。然而,他的同伴和神经病学家Darin Dougherty认为,DARPA的监督可以使项目更好地发挥作用。这有助于我们专注于项目并不断前进。多尔蒂说。

  进入生物领域

  当然,凌是决心证明DARPA模型也适用于生物科学。令他津津乐道的一件事是仿生假肢。由DARPA与生物技术公司DEKA合作开发,该假体获得大脑运动皮层传递的电脉冲,并将这些信号转化为适当的行为。它可以帮助穿戴者做一些复杂的工作,如处理软水果和攀岩。

  去年,美国食品和药物管理局批准了该设备,德卡表示正在将其商业化。 DARPA还与约翰霍普金斯大学等机构合作开发类似的假体。所有这些假肢正在癫痫患者身上进行测试,以便大脑植入物可以将其意图转化为支配假体的电脉冲。

  BTO还接管了DARPA的健康计划,包括试图用细菌植入其他细菌的抗菌药物。其他项目有更明显的军事用途,如增加士兵实力和速度的外骨骼。一个名为“叙事网络”的项目研究了大脑如何回应不同的故事和命令,这些故事和命令将有助于说服受影响的村民得到美国军队的援助,或者让恐怖分子脱离组织。

  凌和同事们认为越好越好。我们正在寻找方法来说是或否。他说。

  但是,对于所有这些突破性进展,没有证据表明DARPA的快速跟踪方法比同行评审的筛选有优势,而且与NSF和NIH等组织不同,DARPA没有披露资金,也没有进行内部分析确定项目经理是否选择了最好的团队并为最好的科学提供资金。

  但是,如果DARPA没有放慢步伐评估其成功,它是否会评估其计划的社会影响?凌说,是的,指出道德专家将指导BTO项目。尽管如此,一些研究人员仍然怀疑。俄勒冈健康与科学大学的退休神经科学家柯蒂斯·贝尔担心,诸如脑部刺激之类的技术将被用于控制人类,就像20世纪中叶的前列腺叶切除手术一样,用于处理患病的囚犯。

  但凌认为,DARPA需要犹豫跳出辩论:如果美国不这样做,其他人都会这样做。我们唯一能做的就是做。在某种程度上,我们也必须考虑如何减轻其负面影响。

  凌说,他计划明年进一步扩大办事处,以获得其他领域的惊人发现。目前,BTO有11个专门从传染病到自然生态系统领域进行创新的项目管理人员,正在努力向更远的领域拓展,如古生物学和天文学。凌说,小行星专家将能够帮助制定应对外层空间威胁的项目,并在其他星球上寻找生命迹象。毫无疑问,这将是人类历史上最令人兴奋的科学新闻。我也希望它是由DARPA资助的。他说。 (唐峰)

  中国科学通报(2015-06-18第3版国际)

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  自然报告(英文)