Größte Brain-Mapping Projekt Set to Launch

Neurowissenschaftler drängen für ein Großprojekt, das die Aktivität des Gehirns, zuordnen würde möglicherweise beleuchtet die Ursachen der Depression, Schizophrenie und anderen großen psychischen Störungen.

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 Barack Obama einen vagen Verweis auf das Projekt in seiner Rede zur Lage der Union, zu erwähnen, dass "die Antworten auf Alzheimer zu entsperren könnte."

In dieser Woche 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.

"Es 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. "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]

Fehlende Puzzleteil

Derzeit können die Wissenschaftler die Aktivität eines einzelnen Neurons mit Elektroden überwachen. Sie sehen das ganze Gehirn in Aktion mit funktioneller Magnetresonanztomographie 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 und seine Kollegen begann brainstorming das Projekt im September 2011. Es dauerte dann etwa ein Jahr für die Idee, bis zu Finanzierung Bundesbehörden, wie die National Institutes of Health und der National Science Foundation sowie ins Weiße Haus, versickern, sagte er.

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. Er hofft, dass das Projekt innerhalb von Wochen offiziell startet.

"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."

Das Projekt "alle Ressourcen in Multi-Neuron Aufnahmen, ohne Plan, die herausragende Aufgabe der Kartierung der anatomischen Schaltung konzentrieren würde" schrieb Cold Spring Harbor Laboratory Neurowissenschaftler Partha Mitra im Scientific American am Dienstag (5. März). Diese anatomische Zuordnung ist "selbst ein riesiges Projekt, das wir haben erst begonnen, ernsthaft anzugehen und die bietet eines viel genaueren Analog/das Genom-Projekt"

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."

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