NIH одобрява високоприоритетни задачи за Инициативата BRAIN

2023 Автор: Agatha Gilson | [email protected]. Последно модифициран: 2023-08-03 16:49

Националният институт по здравеопазване (NIH) одобри първоначалните области на „високоприоритетни“изследвания на мозъка, за да ръководи 40 милиона долара от финансовата година на NIH 2014 (FY) в рамките на BRAIN Initiative.

На 2 април, както съобщава Medscape Medical News, президентът Барак Обама разкри подробности за инициативата BRAIN, мащабно усилие за картографиране на мозъчната активност и обяви първоначална държавна инвестиция в размер на 100 милиона долара през финансовата 2014 г., от които се очаква 40 милиона долара да бъдат разпределени от NIH.

Инициативата има за цел да ускори работата по технологии, които дават динамична картина на взаимодействието на отделни клетки и сложни невронни вериги. Крайната цел е да се подобри разбирането на мозъка и да се подобри профилактиката, диагностиката и лечението на мозъчните заболявания.

След съобщението на президента Обама, директорът на NIH Франсис С. Колинс, доктор на медицинските науки, зададе работна група да определи високоприоритетни области на научните изследвания за финансирането на финансовата 2014 г. и да разработи дългосрочен научен план. Работната група BRAIN тази седмица представи списъка с висок приоритет за финансирането за финансовата 2014 г., който NIH одобри.

"Работната група BRAIN върви по бърз път за идентифициране на ключови области на научните изследвания за финансиране. Тази група визионерски невролози даде отличен набор от препоръки и аз съм нетърпелив да придвижвам тези области напред", заяви д-р Колинс в изявление.

Висшите приоритетни изследователски области за финансовата 2014 г., очертани в междинен доклад, са както следва:

Генериране на преброяване на типовете мозъчни клетки. „Достъпно е да се характеризират всички видове клетки в нервната система и да се разработят инструменти за записване, маркиране и манипулиране на тези точно определени неврони in vivo. Предвиждаме интегрирано, систематично преброяване на невроналните и глиалните клетки и нови генетични и негенетични инструменти за доставяне на гени, протеини и химикали до интересни клетки. Приоритет трябва да се даде на методите, които могат да се прилагат за много животински видове и дори за хора “, се казва в доклада.
Създайте структурни карти на мозъка. „Все по-възможно е да се картографират свързани неврони в локални схеми и разпределени мозъчни системи, което дава възможност за разбиране на връзката между невронната структура и функция. Предвиждаме подобрени технологии - по-бързи, по-евтини, мащабируеми - за анатомична реконструкция на нервни вериги на всички мащаби, като молекулярни маркери за синапси, транссинаптични проследяващи устройства за идентифициране на входове и изходи на веригата и електронна микроскопия за подробна реконструкция. Усилията ще започнат в животински модели, но някои техники за картографиране могат да бъдат приложени към човешкия мозък, предвиждайки първата информация на ниво клетъчно ниво, допълваща проекта Human Connectome “, се отбелязва в доклада.
Разработване на нови мащабни възможности за запис на невронни мрежи. Трябва да се възползваме от предизвикателството да запишем динамична невронална активност от цялостни невронни мрежи, за дълги периоди, във всички области на мозъка. Има обещаващи възможности както за подобряване на съществуващите технологии, така и за разработване на изцяло нови технологии за запис на неврони, включително методи, базирани на електроди, оптика, молекулярна генетика и нанонаука и обхващащи различни страни на мозъчната дейност при животни и в някои случаи при хора “, се посочва в доклада.
Разработете набор от инструменти за манипулация на невронните вериги. "Чрез директно активиране и инхибиране на популации от неврони, невронауката прогресира от наблюдение до причинно-следствена връзка и е възможно много повече. За да се даде възможност на огромния потенциал на манипулиране на веригите, трябва да се създаде ново поколение инструменти за оптогенетика, фармакогенетика и биохимична и електромагнитна модулация. разработена за употреба при животни и в крайна сметка при хора. Акцентът трябва да бъде поставен върху постигането на модулация на схемите в модели, имитиращи естествената активност ", казва Работната група.
Свържете невронната активност с поведението. „Умното използване на виртуална реалност, машинно обучение и миниатюризирани устройства за запис може да увеличи драстично нашето разбиране за това как невронната активност стои в основата на познанието и поведението. Този път може да бъде активиран чрез разработване на технологии за количествено определяне и интерпретиране на поведението на животните при високи темпорални стойности. и пространствена разделителна способност, надеждно, обективно, за дълги периоди от време, при широк набор от условия и в комбинация с едновременно измерване и манипулация на невронната активност “, обяснява Работната група.
Интегрирайте теорията, моделирането, статистиката и изчисленията с невронаучните експерименти. „Строгата теория, моделиране и статистика напредват в разбирането ни за сложни нелинейни мозъчни функции, при които човешката интуиция се проваля. Новите видове данни се натрупват с все по-големи темпове, налагащи нови методи за анализ и интерпретация на данни. За да се даде възможност за напредък в теорията и анализа на данните, трябва да насърчаваме сътрудничеството между експерименталисти и учени по статистика, физика, математика, инженерство и компютърни науки “, казва Работната група.
Разграничете механизмите, които са в основата на технологиите за изобразяване на човешки мозък. „Трябва да подобрим пространствената разделителна способност и / или временното вземане на проби от техниките за изобразяване на човешки мозък и да развием по-добро разбиране на клетъчните механизми, които стоят в основата на често измерваните човешки мозъчни сигнали … например, чрез свързване на функционални MRI сигнали с популационна активност на невроните и глиите с клетъчна резолюция. съдържащи се във вътрешността на образния воксел или чрез свързване на DWI [дифузионно-претеглена образна връзка] информация за свързаност с аксонална анатомия. Разбирането на тези връзки ще позволи по-ефективно използване на клинични инструменти за манипулиране на верижната активност, като дълбока мозъчна стимулация и транскраниална магнитна стимулация, " състояния на доклада.
Създайте механизми, които да позволят събирането на човешки данни за научни изследвания. „Хората, които са подложени на диагностичен мозъчен мониторинг или получават невротехнологии за клинични приложения, предоставят изключителна възможност за научни изследвания. Тази настройка дава възможност за изследване на човешката мозъчна функция, механизмите на мозъчните нарушения, ефекта от терапията и стойността на диагностиката. Среща тази възможност изисква тясно интегрирани изследователски екипи, включително клиницисти, инженери и учени, които работят в съответствие с най-високите етични стандарти за клинични грижи и изследвания. Необходими са нови механизми, за да се увеличи максимално събирането на тази безценна информация и да се гарантира, че тя е от полза за хората с мозъчни разстройства., "се отбелязва в доклада.
Разпространявайте знания и обучение. „Напредъкът ще бъде драстично ускорен чрез бързото разпространение на уменията в общността. За да се даде възможно най-широко въздействие на новоразработените методи и тяхното стриктно приложение, трябва да се осигури подкрепа за обучение - например летни курсове и курсови модули в компютърната невронаука, статистика, образна диагностика, електрофизиология и оптогенетика - и за обучение на неневролози в невронауката , казва Работната група.

Групата ще продължи да работи през следващите 8 до 9 месеца за разработване на дългосрочния научен план, който предстои през юни 2014 г.

Инициативата BRAIN се ръководи съвместно от NIH, Агенцията за напреднали научни проекти в отбраната към Министерството на отбраната на САЩ и Националната научна фондация. Частните партньори - включително Алън института за мозъчна наука, Медицински институт Хауърд Хюз и Фондация Кавли - също се ангажират да гарантират успех чрез инвестиции в инициативата.