Obama kündigt große Brain-Mapping-Projekt
Präsident Barack Obama kündigte eine neue Forschungsinitiative Vormittag (2. April), das menschliche Gehirn, einem Projekt zuzuordnen, die mit $ 100 Millionen an der Finanzierung im Jahr 2014 startet.
Das Brain Activity Map (BAM)-Projekt, hat wie es genannt wird, in der Planungsphase seit einiger Zeit. In der Juni 2012-Ausgabe der Zeitschrift Neuron skizzierte sechs Wissenschaftler umfassende Vorschläge für die Entwicklung nicht-invasiven Sensoren und Methoden zu experimentieren, auf einzelne Zellen in neuronalen Netzen. Im Februar dieses Jahres machte Präsident Obama einen vagen Verweis auf das Projekt in seiner Rede zur Lage der Union, zu erwähnen, dass "die Antworten auf Alzheimer zu entsperren könnte."
Im März skizziert das Projekt Visionäre ihre endgültigen Ziele in der Fachzeitschrift Science. Fordern sie erweiterte bemühen, mehrjährige, Tools für die Überwachung von bis zu 1 Million Neuronen gleichzeitig zu entwickeln. Das Endziel ist zu verstehen, wie Gehirn Funktion Netze.
"sie ermöglichen könnte Neurowissenschaften kommt man wirklich zu der Nitty-Gritty der Gehirn Schaltungen, die das Stück, das vom Puzzle gefehlt hat," sagte Rafael Yuste, der Co-Direktor des Kavli Institute für Gehirn Schaltungen an der Columbia University, die Teil der Gruppe die Speerspitze des Projekts ist, LiveScience im März. "Der Grund, warum, den es fehlte bisher, ist wir hatten bisher nicht die Techniken, die Tools." [Im Inneren des Gehirns: eine Reise durch die Zeit]
Nicht alle Neurowissenschaftler unterstützen das Projekt, jedoch mit einigen argumentiert, dass es klare Ziele fehlt und Mittel für andere Hirnforschung ausschlachten kann.
Fehlende Puzzleteil
Derzeit können die Wissenschaftler die Aktivität eines einzelnen Neurons mit Elektroden überwachen. Sie sehen das ganze Gehirn in Aktion mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) und andere Techniken. Aber den Mittelweg entzieht sich ihnen. Wie arbeiten die Neuronen in Netzwerken zusammen? Was passiert, wenn das Gehirn Schaltung geht kaputt?
Um dies herauszufinden, sagen Yuste und seine Kollegen, Forscher Monitor ganz können müssen Netzwerken von Neuronen gleichzeitig interagieren. Wissenschaftler brauchen auch Werkzeuge, um die Wirkung der einzelnen Neuronen in einem Stromkreis zu ändern, um die Auswirkungen einer einzelnen Zelle auf das gesamte System zu testen.
Der Plan ist wie in der Zeitschrift Science, ausgelegt mit klein-brained Wirbellosen zu beginnen und nach oben im Gehirn Komplexität. Innerhalb von fünf Jahren, schreiben die Forscher, Wissenschaftler sollten möglicherweise Monitor Zehntausende von Neuronen gleichzeitig – innerhalb von zehn Jahren Hunderttausende.
Bis 15 Jahr des Projekts wollen die Forscher um Millionen-neuronalen Netze, die Größe des Gehirns eine gesamte Zebrafisch überwachen zu können. Dadurch könnten auch Wissenschaftler, bedeutende Stücke der Maus Rinde auf einen Schlag zu studieren.
Die Wissenschaftler argumentieren, dass das Projekt dazu beitragen würde, Technologie wie nanoskaligen neuronale Sonden zu entwickeln, die in der klinischen Behandlung von Gehirn-Problemen verwendet werden könnte. Im Erfolgsfall könnte das Projekt auch erklären, die Ursprünge des Autismus, Schizophrenie, Demenz und Depression. Darüber hinaus schrieben sie zu neuen Behandlungsmethoden für Schlaganfall, Rückenmarksverletzungen und anderen neurologischen Erkrankungen führen könnte, sie.
"Alle diese Erkrankungen des Gehirns auch dieses Stück fehlt," sagte Yuste LiveScience, unter Bezugnahme auf ein Verständnis der Neurocircuitry. "Es ist sehr wahrscheinlich, dass es psychische Erkrankungen und neurologische Krankheiten, die durch diese Technologien stark fortgeschritten sein werden."
Geld und Kritik
Yuste lehnte es ab, eine erwartete Preisschild für das Projekt zu geben, dass Finanzierungsentscheidungen sind bis zu Förderorganisationen (die Wissenschaftler erwarten, dass eine Mischung aus öffentlicher und privater Finanzierung). Jedoch vergleichen das Projekt Befürworter die Gehirn-Aktivitäten-Zuordnung für das Human Genome Project, kostete $ 3,8 Milliarden mehr als 13 Jahren.
Diese Investition gelohnt hat, sagte Yuste. "Jeden Dollar in das menschliche Genom-Technologie investiert $140 in der Wirtschaft zurückgebracht," sagte er. [Entschlüsselung des menschlichen Genoms: 6 molekulare Meilensteine]
Diese wirtschaftliche Zahl kommt aus einem Bericht von Life Technologies Foundation in Auftrag gegeben und unter der Leitung von Battelle Technologie Partnerschaft Praxis, die die Vorteile in Genomics-im Zusammenhang mit Beschäftigung und spätere Steuereinnahmen zu finden. Größere Vorteile in Form von technologischen Auswirkungen auf Medizin, Landwirtschaft und andere Felder sind gerade erst angefangen, der Bericht zu dem Schluss.
Aktuelle Bundesrepublik Finanzkürzungen Wissenschaft sind beunruhigend, Yuste sagte, aber er sieht Brain Activity Map als eine dringend benötigte Schuss in den Arm, und des Kongresses und öffentlicher Unterstützung für die Wissenschaft zu erhöhen.
"Ich denke, die beste Medizin in einer Zeit wie dieser ist es, Ideen wie BAM, um die Truppen zu energetisieren vorzuschlagen", sagte er.
Allerdings sind nicht alle Truppen in den Neurowissenschaften erregt. Das Mapping-Projekt gekommen ist unter Kritik für seinen Fokus auf funktionelle Schaltung im Gegensatz zur Anatomie und dafür mehr nebulösen Endziel als "Map das Human Genome Project einfach des menschlichen Genoms."
"Ich glaube nicht, dass ihre besondere Herangehensweise des Versuchens, das Gehirn durch Bildgebung Karte wirklich unbedingt die Art und Weise ist, das die besten wiedergibt, was eigentlich im Gehirn vor sich geht", sagte Don Stein, Leiter des Brain Research Laboratory an der Emory University School of Medicine, die das Projekt kritisiert hat. "sie machen ein großes Wagnis."
Das Gehirn ist also Kunststoff, re-writing Schaltungen als Reaktion auf Veränderungen der Umwelt, Stein LiveScience, sagte, dass jede Karte unzuverlässig und ungeneralizable zu größeren Zusammenhängen. Er und andere Neurowissenschaftler befürchten auch, dass das Brain Project Ressourcen von anderen guten Neurowissenschaften Sache ziehen wird.
"Sie legen alles in dieser Art von 'Moonshot' Ansatz auf Kosten alles?", sagte er.
Yuste argumentiert, dass BAM Neurowissenschaftler in allen Bereichen profitieren. Er sieht "Gehirn-Beobachtungsstellen", wo Wissenschaftler in allen Bereichen des Gehirns kommen könnte und die neuralen Schaltkreis-Überwachungstools auf eigene Projekte zu verwenden.
"Ich denke ein Großteil dieser Menschen Sicht ist die BAM ein Nullsummen - Spiel, und sie wollen ihr eigenes Feld zu schützen, ohne aus dieser Erkenntnis heraus eine positiv-Summen-Spiel", sagte er der Kritiker. "Um das Gehirn zu verstehen, brauchen wir die anatomische Wege, aber entscheidend ist, müssen wir die Funktion der Schaltungen kennen. Es ist schwer zu argumentieren gegen neuen Erkenntnisse zu sammeln."
Folgen Sie Stephanie Pappas auf Twitter und Google + . Folgen Sie uns @livescience, Facebook & Google +.