Pobuda BRAIN

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje

Razumevanje delovanja možganov naj bi bilo med največjimi znanstvenimi izzivi našega časa.

–Alivisatos et al.[1]

Pobuda BRAIN (angleško BRAIN Initiative; BRAIN je kratica za Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies, kar pomeni »raziskovanje možganov z naprednimi inovativnimi nevrotehnikami«), pogosto imenovana tudi Projekt Zemljevid možganske aktivnosti (Brain Activity Map Project), je predlagana kolaborativna raziskovalna pobuda s ciljem mapiranja aktivnosti vsakega nevrona v človeških možganih, ki jo je 2. aprila 2013 razglasila vlada predsednika Združenih držav Amerike Baracka Obame.[2][3][4][5][6] Na temelju projekta Človeški genom se domneva, da naj bi stroški mapiranja znašali več kot 300 milijonov dolarjev na leto, izvedba projekta pa naj bi trajala okrog deset let.[2]

Eksperimentalni pristop[uredi | uredi kodo]

Po poročanju občil naj bi v okviru pobude poskusili mapirati vsakega od okrog 100 milijard nevronov v človeških možganih,[2] vendar bodo začetne raziskave izvedene na miših in drugih živalih.[3] Znanstveni komentar iz leta 2012 za manjši projekt, Alivisatos et al., je očrtal različne specifične eksperimentalne tehnike, ki bi se lahko uporabile za dosego »funkcijskega konektoma«, ter nove tehnike, ki bi jih bilo za izvedbo projekta še treba razviti.[1] Začetne raziskave bi se lahko opravile na glisti Caenorhabditis elegans, čemur bi sledile raziskave na mušici (Drosophila), saj imata razmeroma enostavna živčna mrežja. Srednjeročne raziskave bi se lahko opravile na navadni cebrici (riba vrste Danio rerio), miših in etruščanskih rovkah. Končno bi se raziskave opravile tudi na prvakih in na človeku.

Raziskovalci so predlagali razvoj nanodelcev, ki bi se lahko uporabili kot napetostna tipala za zaznavo posameznih akcijskih potencialov, kot tudi nanosond, ki bi se lahko uporabile kot elektrofiziološke večelektrodne mreže. Posebej so pozvali k razvoju brezžičnih neinvazivnih metod zaznave nevronske aktvinosti, kar bi bilo morda mogoče doseči z mikroelektronsko integracijo na zelo veliki ravni ali pa s pomočjo sintetične biologije. Po eni od predlaganih metod bi se s pomočjo s kalcijevim ionom povzročenih napak pri kodiranju z DNK polimerazo[7] za tračni zapis nevronske aktivnosti uporabila encimsko proizvedena DNK.[1][8] Podatki bi se analizirali in modelirali z obsežnim izračunavanjem.[1] Predlagana je bila tudi sorodna tehnika, pri kateri bi se za mapiranje nevronske povezljivosti uporabilo hitro sekvenciranje DNK.[9]

Odzivi[uredi | uredi kodo]

Znanstveniki so se na načrt odzvali različno. Po mnenju nekaterih bo projekt zapolnil vrzel v nevroznanstvenem raziskovanju med meritvami na ravni možganskih območij z uporabo metod, kot je fMRI, ter meritvami na ravni posameznih celic.[3] Drugi menijo, da bo zaradi projekta manj sredstev za individualne raziskave.[3] Nejasno je tudi, ali je tehnika dovolj razvita za izvedbo projekta in ali je smiselno investirati finančna sredstva v razvoj tehničnih metod, preden je jasno, kaj natančno meriti.[4]

Na srečanju januarja 2013 je skupina nevroznanstvenikov zaključila, da bo projekt vsako leto proizvedel okrog 300 eksabajtov podatkov, kar je velik tehnični zalogaj.[10] Poleg tega ima večina trenutno dostopnih monitorjev možganske aktivnosti omejeno uporabnost, saj so zelo invazivni. Treba jih je namreč kirurško vsaditi z odprtjem lobanje.[10]

Sklici[uredi | uredi kodo]

  1. ^ 1,0 1,1 1,2 1,3 Alivisatos, A. Paul; Chun, Miyoung; Church, George M.; Greenspan, Ralph J.; Roukes, Michael L.; Yuste, Rafael (junija 2012). "The Brain Activity Map Project and the Challenge of Functional Connectomics". Neuron 74 (6): 970–974. doi:10.1016/j.neuron.2012.06.006. Pridobljeno dne 22. februarja 2013. 
  2. ^ 2,0 2,1 2,2 Markoff, John (18. februarja 2013). "Obama Seeking to Boost Study of Human Brain". New York Times. 
  3. ^ 3,0 3,1 3,2 3,3 Szalavitz, Maia (19. februarja). "Brain Map: President Obama Proposes First Detailed Guide of Human Brain Function". Time. 
  4. ^ 4,0 4,1 Markoff, John; Gorman, James (2. aprila 2013). "Obama to unveil initiative to map the human brain". New York Times. 
  5. ^ Fox, Maggie (2. aprila 2013). "White House pitches brain mapping project". NBC News. 
  6. ^ "Fact Sheet: BRAIN Initiative". White House Office of the Press Secretary. 2. aprila 2013. 
  7. ^ Zamft, Bradley Michael; Marblestone, Adam H.; Kording, Konrad; Schmidt, Daniel; Martin-Alarcon, Daniel; Tyo, Keith; Boyden, Edward S.; Church, George (avgusta 2012). "Measuring Cation Dependent DNA Polymerase Fidelity Landscapes by Deep Sequencing". PLOS ONE 7 (8). doi:10.1371/journal.pone.0043876. Pridobljeno dne February 27, 2013. 
  8. ^ Kording, Konrad (decembra 2011). "Of Toasters and Molecular Ticker Tapes". PLOS Computational Biology 7 (12). doi:10.1371/journal.pcbi.1002291. 
  9. ^ Zador, Anthony M.; Dubnau, Joshua; Oyibo, Hassana K.; Zhan, Huiqing; Cao, Gang; Peikon, Ian D. (2012). "Sequencing the Connectome". PLoS Biology 10 (10). doi:10.1371/journal.pbio.1001411. PMID 23109909. 
  10. ^ 10,0 10,1 Markoff, John (26. februarja 2013). "Connecting the Neural Dots". New York Times.