מהו פרויקט מיפוי יוזמת BRAIN?

תוֹכֶן

• מהו מיפוי מוחי?
• מימון מחקר תומך ביוזמת BRAIN
• יעדים מרכזיים של פרויקט BRAIN
• היתרונות והחסרונות של פרויקט מיפוי המוח

מיפוי מוח נשמע כמו משהו שנלקח היישר מדע בדיוני.אפשר לדמיין חוקר ממוזער המתעד בקפידה את תגליותיה בזמן שהיא חוצה את פני השטח, כולל העמקים והקווים, של המוח. במציאות, מיפוי מוחי עשוי לעזור לנו להבין טוב יותר אזורים נפרדים במוח ולהוביל אותנו לתגליות המקלות על הפרעות חמורות כמו אלצהיימר, פרקינסון, דיכאון ופגיעות מוחיות טראומטיות. זו המטרה של פרויקט מיפוי יוזמת BRAIN.

מהו מיפוי מוחי?

עצור לרגע כדי להתחשב במוח. הוא עשוי להכיל 100 מיליארד תאים. כל תא, הנקרא נוירון, עשוי להתחבר לעשרות אלפי תאי מוח אחרים.

רשתות אלה תומכות בפונקציות שהן חלק בלתי נפרד מחיינו. ללא מוח אפילו מתפקד בצורה מינימלית, רובם יסכימו, אין חיים משמעותיים. המדע ניסה להאיר את החיוני ביותר מאיברינו.

ההיסטוריה של מיפוי המוח

הבנת המוח לא כאיבר יחיד ואחיד, אלא כאחד המורכב מאזורים נפרדים הוא מושג שקיים כבר יותר מ -100 שנה. בשנת 1909 כתב קורביניאן ברודמן מאמר המתאר מפה של קליפת המוח, מחלק את פני המוח ל 43 אזורים. הוא הפריד בין אזורים אלה על סמך דגימות של רקמת מוח חתוכה דקה המדגימה דפוסי מכתים שונים בגוף התא. ניתן להשתמש בארכיטקטורת התאים לחלוקת המוח לאזורים מובחנים.

ניסיונותיו של ברודמן היו בעלי השפעה עצומה. הקשר בין מבנה אנטומי לתפקוד המוח היה ייחודי. זה אפשר לפתח מסגרת שניסתה לקשר בין נזק למבנים ספציפיים לבין אובדן תפקוד עקבי. המפה הראשונית שלו עדיין מסייעת למדעני המוח למקם ממצאים להדמיה של המוח, כפי שניתן להשיג במצב של שבץ מוחי, פגיעה טראומטית או גידול.

מיפוי מוחי היום

כמו שניתן לחדד מפות אחרות לאורך זמן, עבודה נוספת הרחיבה את הבנתנו את הארגון הטופוגרפי של רקמות המוח. פרויקט מפת פעילות המוח נוצר כדי לקדם התקדמות כזו. פרויקט זה הועלה בכנס שארגן מיונג צ'ון מקרן Kavli בלונדון בספטמבר 2011.

מדענים המשיכו לקדם את הבנת מבנה המוח.

בשנת 2016, המוח חולק עוד יותר ל -180 חבילות נפרדות שהראו הבדלים ברורים במבנה, בתפקוד ובקישוריות - אזורים 97 כללו תוארו לראשונה.

מפות חדשות יותר אלה נבנו בעזרת טכניקות הדמיה תהודה מגנטית (MRI), כולל MRI (fMRI) פונקציונלי, המודדות את זרימת הדם בתגובה למשימות נפשיות שונות (מאוד ספציפיות).

מיפוי מסוג זה כרוך בתנועה איטית על פני המוח עד שיציינו שינויים משמעותיים בשני מאפיינים עצמאיים או יותר, ועוזרים לשרטט גבולות במפה. למרות שמספר האזורים עשוי להיות עקבי, הגדלים משתנים מאדם לאדם. הבדלים אלו עשויים להבדיל בין יכולות קוגניטיביות ויצירתיות, כמו גם את הסיכון הפוטנציאלי למחלות הקשורות למוח כמו אלצהיימר, פרקינסון ואפילו דיכאון.

חלוקת המוח לחתיכות קטנות יותר עשויה לסייע למדעני המוח להעריך כיצד הוא פועל בכללותו. עם זאת, מדידות בודדות עשויות להתגלות כלא שלמות, ומספקות מבט מטעה על המוח ותפקודו.

מיפוי גם מסביר מעט על הביוכימיה שהיא יסוד. ייתכן שהוא גם לא מצליח להבהיר את התפקיד של קבוצות קטנות של נוירונים בודדים, או אפילו חשובים. ככל שהתקדמות הטכנולוגיה עשויה להידרש מאמצי מיפוי חוזרים.

מעבר להבדלים מבניים הניכרים ברמה התאית, יתכן ויהיה ניתן לארגן את רקמות המוח על סמך פעילותו וקשרי הגומלין שלו. עם תמיכה פוליטית וכלכלית, פרויקט זה התקפל ליוזמת BRAIN רחבה יותר.

מימון מחקר תומך ביוזמת BRAIN

פרום המורכבות של המוח דורש רמת שיתוף פעולה כמעט חסרת תקדים בקהילה המדעית, נכונות לעבוד יחד על פני מחיצות גיאו-פוליטיות ואיחוד משאבים בשותפות ציבורית-פרטית עולמית.

במקור נקרא מפת הפעילות המוחית, יוזמת חקר המוח באמצעות קידום נוירוטכנולוגיות חדשניות (BRAIN) הושקה על ידי הנשיא ברק אובמה בארצות הברית ב -2 באפריל 2013.

יוזמת המוח שואפת למפות את תפקודם של מאות אלפי נוירונים בו זמנית, שכן הם פועלים במהירות של מחשבה חולפת.

לפני שנסקור את שאיפותיו של פרויקט זה, חשוב להכיר בכך שהאמריקנים אינם לבד במאמץ.

למעשה, פרויקט ה- BRAIN מצטרף ליוזמות עולמיות אחרות המהוות חלק מהדחיפה הגלובלית להבנה מלאה יותר של פעולותיו הפנימיות של המוח. ב- 19 בספטמבר 2016 הושקה יוזמת המוח הבינלאומית בפגישה המלווה את האסיפה הכללית של האו"ם. הקרן הלאומית לשינה והמכון הלאומי לבריאות (NIH) בארה"ב התחייבו משאבים לפיתוח ולתמיכה בפרויקט.

מעבר לפיתוח תוכנית מפורטת להנחיית המחקר המדעי הדרוש, כולל לוחות זמנים, אבני דרך ותמורה בעלויות - יש לתמוך ולשמור על תמיכה כספית. פרויקט מיפוי המוח ויזמת ה- BRAIN הרחבה, מומן בתחילה ביותר מ -100 מיליון דולר והוא צפוי לעלות מיליארדי דולרים לאורך יותר מעשור.

מעבר לכספי המחקר הציבורי, המאמצים הפרטיים במיפוי מוח דינמי כללו:

• מכון אלן למדעי המוח בסיאטל (מוציא 60 מיליון דולר מדי שנה במשך 4 שנים)
• המכון הרפואי הווארד יוז בווירג'יניה (מוציא לפחות 30 מיליון דולר בשנה)
• קרן קוולי באוקסנארד, קליפורניה (מוציאה 4 מיליון דולר מדי שנה במשך עשר שנים)
• מכון סאלק ללימודים ביולוגיים בסן דייגו (מתחייב למאמצים של 28 מיליון דולר)

יוזמת המחקר השיתופי, הציבורי-פרטי, מטרתה בסופו של דבר לתמוך בפיתוח טכנולוגיות חדשניות שיכולות ליצור הבנה דינמית של תפקוד המוח.

יעדים מרכזיים של פרויקט BRAIN

המשימה הרחבה יותר של יוזמת ה- BRAIN היא "להעמיק את ההבנה של פעולתו הפנימית של המוח האנושי ולשפר את אופן הטיפול, המניעה והריפוי של הפרעות במוח." כדי להשיג זאת, יש לפתח טכנולוגיה חדשה שתחקור כיצד התאים והמעגלים של המוח מתקשרים, ובסופו של דבר חושפים את הקשרים המורכבים בין תפקוד המוח והתנהגותו.

ישנן מספר יעדים מרכזיים של הפרויקט הזה, ויש מספר עצום של דרכים בהן ניתן יהיה לממש במהלך העשור הבא.

• נוירוטכנולוגיה מתקדמת: תמיכה כספית במחקר מבטיח תוביל להתפתחות מהירה של טכנולוגיה המסייעת לנו לא רק להבין את יסודות המוח, אלא גם כיצד לאבחן ולטפל בהפרעות המשפיעות עליו. חדשנות, פריצות דרך מדעיות וקידום מכשירים יחייבו צוותים רב תחומיים של מהנדסים ומדעני מוח.
• להקל על הדמיה דינמית: אם הדמיית מוח נוכחית היא כמו לדפדף בערימת תצלומים, טכנולוגיה חדשה יותר תייצר תמונות דינמיות, כמו צפייה בתפקוד המוח בזמן אמת. יש להתקדם בטכנולוגיית הדמיה כדי להמחיש פונקציות אלה ברזולוציה גבוהה יותר במגוון מרחבי זמן וזמנים שונים.
• חקור פונקציונליות מוחית: המוח אינו איבר סטטי; היא מתעדת, מעבדת, מאחסנת, מאחזרת ומשתמשת בכמויות עצומות של מידע באופן פעיל כמעט באופן מיידי. כדי להבין יכולת זו, יש לחקור את המוח בזמן אמת עם שיטות פוטנציאליות מרובות, שרבות מהן אינן קיימות כיום.
• קשר התנהגות לתפקוד: הביטוי החיצוני של תפקוד המוח נצפה כהתנהגות. מה שמורכב יותר הוא אינספור הדרכים שבהן ניתן לציין שמישהו מתנהג. בעזרת שימוש במודלים חישוביים מתקדמים, יתכן ויהיה אפשר לפרום דפוסים אלה ולבצע מודלים חלוצים כדי לשפר את ההתנהגויות הרצויות.
• שפר את יישומי הצרכנים: מכשירים רפואיים האינטראקציה עם רקמת המוח עשויים להשפיע עמוקות על חיינו בעתיד, והרגולציה חייבת לקדם את בריאותם ורווחתם של הצרכנים. הבאת טכנולוגיות אלה לצרכנים עם עין הן לבטיחות והן ליעילות היא המפתח עם התקדמות התחום.

היתרונות והחסרונות של פרויקט מיפוי המוח

זה אולי נראה שיש הזדמנויות בלתי מוגבלות ופוטנציאל חסר גבולות בתחום מדעי המוח. ככל שאנו מקדמים את הידע אודות המוח, אנו מקבלים הבנה אינטימית של המשמעות של להיות אנושי. עם זאת, לפרויקט מיפוי המוח עשויים להיות חסרונות פוטנציאליים.

• ניקוז כסף: פרויקט גדול כזה עשוי לסנן תמיכה כספית ותשומת לב מגורמים ראויים אחרים. מימון זה יכול להיות קיצוץ פתאומי על ידי סוכנויות ממשלתיות או עמותות.
• עדיפויות מחקר שונות: לא לכל המדענים יש את אותו המיקוד. כאשר הם נאלצים לבקש תמיכה כספית, הדבר עשוי להוביל אותם הרחק מעוצמתם. שיקולים אתיים עשויים גם להגביל את שיתוף הפעולה, מכיוון שלא כל המדענים ישתתפו במחקר פרימטים, למשל.
• סכסוך וחוסר הסכמה: בחיפוש אחר אמת מדעית, הדרך לא קדימה תמיד ברורה. אישים חזקים בשילוב עם חילוקי דעות עשויים להוביל להשערות סותרות וסדרי עדיפויות מחקריים. חוסר הסכמה זה בקרב מומחים עשוי לזרוע מחלוקת.
• התעלמות מתרומות ממדינות קטנות יותראף על פי שמדינות מתועשות עשויות לתרום 300 מיליון דולר במימון מחקר, ייתכן שהמדינות המתפתחות לא יוכלו לתבוע תביעה בפרויקט. ניתן לאזן זאת על ידי תרומה של מטופלים, אורגניזמים מודליים וטכנולוגיות משתלמות, אך רק אם יש מושב לשולחן.
• מדע בסיסי לעומת טכנולוגיה יישומית: ידע מדעי כלשהו נרכש אך ורק במטרה האצילית לקדם את הידע. תמריצים פיננסיים והיכולת ליצור טכנולוגיה יישומית שיכולה להיות רווחית עשויים להטות את מוקד העשייה.
• שילוב משאבים קיימים: פרויקט זה מתבסס על עבודה קודמת ועליו למצוא דרך לשלב את פרויקט Human Connectome האמריקני (המתמקד במיפוי הקשרים המבניים והתפקודיים של המוח), פרויקט המוח האנושי של האיחוד האירופי (המתמקד במדע הבסיסי של אופן פעולתו של המוח. ), ותכנית CBRAIN של קנדה (המתמקדת ביצירת טכנולוגיות שניתן ליישם ברפואה), בין יתר המאמצים הקודמים.

למרבה המזל, יש הרבה הבטחה וסיבה לתקווה בהמשך הפרויקט הזה. מיפוי המוח ישלב בסופו של דבר מספר מדידות, כולל:

• עובי קליפת המוח
• תפקוד מוחי
• קישוריות בין אזורים
• ארגון תאים טופוגרפי
• רמות מיאלין (בידוד שומני המזרז איתות עצבי)

איחוד מאמצי המחקר, המאפשר לצוותים לשתף פעולה ולהחליף מידע, לחפש יעדים ספציפיים בסימן פרויקט מיפוי המוח יאפשר התקדמות משמעותית במדעי המוח.

מילה מ- Wellwell

פרויקט מיפוי המוח מייצג מחויבות יוצאת מהכלל למימון התקדמות בהבנתנו את המתאם בין מבנים ותפקודים במוח. מיקרוסקופים חזקים, משאבי מחשוב-על וכלי מיפוי מוח אוניברסליים יאפשרו למדענים לזרז את הגילוי. התקדמות זו עשויה להוכיח כי היא מאפשרת שיפור בריאות המוח לכלל האנושות, אך רק אם נשמר מימון ושיתוף פעולה.