stringtranslate.com

МОЗГ Инициатива

Понимание того, как работает мозг, возможно, является одной из величайших научных задач нашего времени.

– Аливисатос и др. [1]

Инициатива Белого дома BRAIN ( Исследование мозга посредством продвижения инновационных нейротехнологий ) — это совместная государственно-частная исследовательская инициатива, объявленная администрацией Обамы 2 апреля 2013 года, с целью поддержки разработки и применения инновационных технологий, которые могут создать динамичную понимание работы мозга . [2] [3] [4] [5] [6]

Это мероприятие представляет собой грандиозную задачу , направленную на революцию в нашем понимании человеческого мозга, и было разработано Управлением по научно-технической политике Белого дома (OSTP) в рамках более широкой нейробиологической инициативы Белого дома. [7] Вдохновленный проектом «Геном человека» , BRAIN стремится помочь исследователям раскрыть тайны заболеваний головного мозга , таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона , депрессия и черепно-мозговая травма (ЧМТ).

В число участников BRAIN и филиалов проекта входят DARPA и IARPA , а также многочисленные частные компании, университеты и другие организации в США, Австралии, Канаде и Дании. [8]

Фон

Инициатива BRAIN отражает ряд влияний, возникших более десяти лет назад. Некоторые из них включают в себя: встречи по планированию в Национальных институтах здравоохранения , которые привели к разработке Плана нейробиологических исследований НИЗ; [9] семинары Национального научного фонда (NSF) по познанию , нейробиологии и конвергентной науке , включая доклад 2006 года «Великие проблемы разума и мозга»; [10] отчеты Национального исследовательского совета и Форума Медицинского института по неврологии и расстройствам нервной системы, в том числе «От молекул к разуму: вызовы 21 века», отчет семинара по глобальным проблемам от 25 июня 2008 г. в области неврологии; [11] лет исследований и отчетов ученых и профессиональных обществ; и интерес Конгресса.

Одним из важных мероприятий был проект «Карта мозговой активности» . В сентябре 2011 года молекулярный биолог Миён Чун из Фонда Кавли организовал конференцию в Лондоне, на которой ученые впервые выдвинули идею такого проекта. [4] [12] На последующих встречах ученые из правительственных лабораторий США, в том числе члены Управления научно-технической политики , а также из Медицинского института Говарда Хьюза и Института исследований мозга Аллена , а также представители Google , Microsoft , и Qualcomm обсудили возможности будущего проекта под руководством правительства. [2]

Другие влияния включали междисциплинарный проект «Десятилетие разума», возглавляемый Джеймсом Л. Олдсом, который в настоящее время является помощником директора по биологическим наукам в NSF, [13] [14] и проект «Революционное протезирование» в DARPA , возглавляемый доктором Джеффри Линга и показан в программе «60 минут» в апреле 2009 года .

Разработкой плана инициативы BRAIN в Администрации президента (EOP) руководил OSTP, и в нее входили следующие сотрудники EOP: Филип Рубин , в то время главный помощник директора по науке и руководитель Инициативы по нейробиологии Белого дома; Томас Калил , заместитель директора по технологиям и инновациям; Кристин Доргело , тогдашний помощник директора по грандиозным задачам, а затем руководитель аппарата OSTP; и Карлос Пенья, помощник директора по новейшим технологиям и в настоящее время директор отдела устройств для неврологической и физической медицины в Управлении оценки устройств Центра устройств и радиологического здоровья (CDRH) Управления по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA). ). [16] [17]

Объявление

Директор НИЗ доктор Фрэнсис Коллинз и президент Барак Обама объявляют об инициативе BRAIN

2 апреля 2013 года на мероприятии в Белом доме президент Барак Обама объявил об инициативе BRAIN, в которой предложенные первоначальные расходы на 2014 финансовый год составят примерно 110 миллионов долларов от Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (DARPA), Национальных институтов здравоохранения (NIH). ) и Национальный научный фонд (NSF). [4] [5] [6] Президент также поручил Президентской комиссии по изучению биоэтических проблем изучить этические, правовые и социальные последствия, возникшие в результате этой инициативы и нейробиологии в целом. Дополнительные обязательства также взяли на себя Институт исследований мозга Аллена , Медицинский институт Говарда Хьюза и Фонд Кавли . НИЗ также объявил о создании рабочей группы Консультативного комитета при директоре во главе с нейробиологами Корнелией Баргманн и Уильямом Ньюсомом при участии ex officio DARPA и NSF, чтобы помочь определить роль НИЗ в инициативе BRAIN. NSF планировал получить рекомендации от консультативных комитетов своего директората, от Национального научного совета , а также от серии встреч, объединяющих ученых в области нейробиологии и смежных областей. [4] [5] [6]

Экспериментальные подходы

В новостях говорилось, что исследование позволит составить карту динамики активности нейронов у мышей и других животных [3] и, в конечном итоге, десятков миллиардов нейронов в человеческом мозге. [18]

В научном комментарии 2012 года, излагающем экспериментальные планы более ограниченного проекта, Аливисатос и др. обрисовали множество конкретных экспериментальных методов, которые могут быть использованы для достижения того, что они назвали «функциональным коннектомом », а также новые технологии, которые необходимо будет разработать в ходе проекта. [1] Они указали, что первоначальные исследования могут быть проведены на Caenorhabditis elegans , а затем на Drosophila , из-за их сравнительно простых нейронных цепей. Среднесрочные исследования могут быть проведены на рыбках данио , мышах и этрусской землеройке , а в конечном итоге исследования будут проводиться на приматах и ​​людях. Они предложили разработать наночастицы , которые можно было бы использовать в качестве датчиков напряжения , которые будут обнаруживать отдельные потенциалы действия , а также нанозонды , которые могли бы служить электрофизиологическими многоэлектродными массивами . В частности, они призвали к использованию беспроводных, неинвазивных методов обнаружения активности нейронов, либо использующих микроэлектронную очень крупномасштабную интеграцию , либо основанных на синтетической биологии , а не на микроэлектронике. В одном из таких предложенных методов ДНК , полученная ферментативным путем, будет служить «ленточной записью» активности нейронов, [1] [19] на основе ошибок, вызванных ионами кальция при кодировании ДНК-полимеразой . [20] Данные будут анализироваться и моделироваться с помощью крупномасштабных вычислений . [1] Связанный метод предложил использовать высокопроизводительное секвенирование ДНК для быстрого картирования нейронных связей. [21]

График

График, предложенный Рабочей группой в 2014 году: [22]

Рабочая группа

Консультативный комитет: [23]

Участники

По состоянию на декабрь 2018 года на сайте BRAIN Initiative перечислены следующие участники и филиалы:

Реакции

Ученые высказали разные точки зрения на этот план. Нейробиолог Джон Донохью заявил, что проект заполнит пробел в нейробиологических исследованиях между, с одной стороны, измерениями активности на уровне областей мозга с помощью таких методов, как фМРТ , и, с другой стороны, измерениями на уровне отдельных клеток . [3] Психолог Эд Вул, однако, выразил обеспокоенность тем, что эта инициатива отвлечет финансирование от исследований отдельных исследователей. [3] Нейробиолог Дональд Стейн выразил обеспокоенность тем, что было бы ошибкой начинать тратить деньги на технологические методы, не зная точно, что именно будет измеряться. [4] Вместо этого физик Майкл Рукс утверждал, что методы в нанотехнологиях становятся достаточно зрелыми, чтобы настало время для составления карты активности мозга. [4] Нейробиолог Родольфо Ллинас заявил на первой встрече Рокфеллера: «То, что здесь произошло, великолепно, никогда раньше в нейробиологии я не видел такого большого единства в такой славной цели». [24]

Проекты сталкиваются с серьезными логистическими проблемами. Нейробиологи подсчитали, что проект будет генерировать 300 экзабайт данных каждый год, что представляет собой серьезный технический барьер. [25] Большинство доступных мониторов активности мозга с высоким разрешением имеют ограниченное применение, поскольку их необходимо вживлять инвазивно хирургическим путем путем вскрытия черепа. [25] Были проведены параллели с прошлыми крупномасштабными исследовательскими усилиями правительства, включая составление карты человеческого генома , путешествие на Луну и разработку атомной бомбы . [2]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Аливисатос, А. Пол; Чун, Миён; Черч, Джордж М.; Гринспен, Ральф Дж.; Рукс, Майкл Л.; Юсте, Рафаэль (июнь 2012 г.). «Проект карты мозговой активности и проблемы функциональной коннектомики». Нейрон . 74 (6): 970–974. doi :10.1016/j.neuron.2012.06.006. ПМЦ  3597383 . ПМИД  22726828.
  2. ↑ abc Маркофф, Джон (18 февраля 2013 г.). «Обама стремится ускорить изучение человеческого мозга». Газета "Нью-Йорк Таймс . Проверено 18 февраля 2013 г.
  3. ^ abcd Салавиц, Майя (19 февраля 2013 г.). «Карта мозга: президент Обама предлагает первое подробное руководство по функциям человеческого мозга». Время . Проверено 19 февраля 2013 г.
  4. ^ abcdef Маркофф, Джон; Горман, Джеймс (2 апреля 2013 г.). «Обама представит инициативу по составлению карты человеческого мозга». Газета "Нью-Йорк Таймс . Проверено 2 апреля 2013 г.
  5. ↑ abc Fox, Мэгги (2 апреля 2013 г.). «Белый дом представляет проект по картированию мозга» . Новости Эн-Би-Си . Архивировано из оригинала 4 августа 2020 года . Проверено 2 апреля 2013 г.
  6. ^ abc «Информационный бюллетень: Инициатива BRAIN». Офис пресс-секретаря Белого дома. 2 апреля 2013 года . Проверено 2 апреля 2013 г.
  7. ^ «Инициатива Белого дома в области нейробиологии». Управление научно-технической политики . Проверено 7 мая 2015 г. - из Национального архива .
  8. ^ аб «Участники». Инициатива BRAIN . Архивировано из оригинала 12 ноября 2021 г. Проверено 13 мая 2019 г.
  9. ^ "Проект NIH для исследований в области нейронауки" . nih.gov . Национальные институты здоровья . Проверено 7 мая 2015 г.
  10. ^ «Отчет NSF о великих проблемах разума и мозга». Публикация НФС . НФС . Проверено 9 мая 2015 г.
  11. ^ «Семинар по грандиозным проблемам неврологии». Институт медицины . Национальные академии наук. Архивировано из оригинала 21 февраля 2011 года . Проверено 9 мая 2015 г.
  12. Джонсон, Кэролайн (5 апреля 2013 г.). «Местные ученые, работающие над картированием мозга, команда мечты размышляют о проблемах и возможностях». Бостон Глобус . Проверено 11 апреля 2013 г.
  13. Олдс, Джеймс Л. (апрель – июнь 2011 г.). «За международное десятилетие разума». Малазийский журнал медицинских исследований . 18 (2): 1–2. ПМК 3216206 . ПМИД  22135580. 
  14. ^ «NSF выбирает Джеймса Олдса главой Управления биологических наук» . NSF.gov . НФС . Проверено 9 мая 2015 г.
  15. ^ "Бионическая рука Пентагона". Новости CBS . Проверено 9 мая 2015 г.
  16. ^ "Сотрудники OSTP Белого дома" . Управление научно-технической политики . Проверено 9 мая 2015 г. - из Национального архива .
  17. ^ "Конференция по большим вызовам BRAIN" . IEEE EMBS . IEEE. Архивировано из оригинала 3 декабря 2015 г. Проверено 9 мая 2015 г.
  18. По последним оценкам, в мозге человека в среднем 86 миллиардов нейронов. Источник: Сколько нейронов составляет человеческий мозг? На миллиарды меньше, чем мы думали. Заметки и теории. Хранитель . 28 февраля 2012 г.
  19. ^ Кординг, Конрад (декабрь 2011 г.). «О тостерах и молекулярных бегущих лентах». PLOS Вычислительная биология . 7 (12): e1002291. Бибкод : 2011PLSCB...7E2291K. дои : 10.1371/journal.pcbi.1002291 . ПМЦ 3248391 . ПМИД  22219716. 
  20. ^ Замфт, Брэдли Майкл; Марблстоун, Адам Х.; Кординг, Конрад ; Шмидт, Дэниел; Мартин-Аларкон, Даниэль; Тайо, Кейт; Бойден, Эдвард С.; Черч, Джордж (август 2012 г.). «Измерение ландшафтов точности катион-зависимой ДНК-полимеразы с помощью глубокого секвенирования». ПЛОС ОДИН . 7 (8): е43876. Бибкод : 2012PLoSO...743876Z. дои : 10.1371/journal.pone.0043876 . ПМЦ 3425509 . ПМИД  22928047. 
  21. ^ Задор, Энтони М.; Дубнау, Джошуа; Ойибо, Хасана К.; Чжан, Хуэйцин; Цао, Банда; Пейкон, Ян Д. (2012). «Секвенирование коннектома». ПЛОС Биология . 10 (10): e1001411. дои : 10.1371/journal.pbio.1001411 . ПМК 3479097 . ПМИД  23109909. 
  22. ^ «НИЗ придерживается смелого 12-летнего научного видения инициативы BRAIN» . Национальные институты здравоохранения (NIH) . 16 июля 2015 г.
  23. ^ «Консультативный комитет директора» (PDF) . Рабочая группа по исследованию мозга посредством развития инновационных нейротехнологий (BRAIN) . Национальные институты здоровья. Архивировано из оригинала (PDF) 24 апреля 2013 года . Проверено 14 апреля 2013 г.
  24. ^ Вадман, Мередит (20 сентября 2016 г.). «Большие мечты рождаются для больших проектов в области науки о мозге». Наука | АААС . Проверено 22 мая 2019 г.
  25. ^ Аб Маркофф, Джон (26 февраля 2013 г.). «Соединение нейронных точек». Газета "Нью-Йорк Таймс . Проверено 27 февраля 2013 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки