Obama Gehirn Karte Initiative braucht ein Umdenken

Donald Stein , Experte für Hirn-Trauma und Erholung an der Abteilung für Notfallmedizin an der Emory University dazu beigetragen, diesen Artikel zu LiveScience Experten stimmen: Op-Ed & Einblicke.

Als biomedizinische Forschungswissenschaftler bin ich besorgt über Präsident Obama breiten neue Forschungsinitiative ", das menschliche Gehirn abzubilden."

Brain Activity Map ist eine sehr ehrgeizige und vielleicht sogar edel, Anstrengung, und ich bin ganz sicher nicht gegen Bildgebung oder Nanotechnologie als Werkzeuge für die Forschung. ", aber ohne konkrete Ziele, Hypothesen oder Endpunkte, die Forschungsanstrengungen wird ein" Fishing Expedition ". Das heißt, wenn wir das Projekt genügend Technologie werfen und genug Leute engagieren, etwas kommt bestimmt davon – vielleicht.

Ich bin auch nicht gegen Big Science Projekte, wenn sie auf brauchbare Vorschriften beruhen. Aber ich glaube, wir müssen ein nachdenklicher Diskussion über die unmittelbaren und langfristigen Probleme mit einer breiteren Palette von Teilnehmern und Perspektiven, und einige Aufmerksamkeit auf Alternativen und Prioritäten, bevor wir widmen immer knapper, langfristige öffentliche Mittel zu solchen Aufwand – beginnend mit $ 100 Millionen pro Jahr und eine vorgeschlagene Erhöhung auf mindestens $ 300 Millionen pro Jahr für mindestens 15 Jahre.

Leitender Wissenschaftler in Verwaltung des Präsidenten haben die Gehirn-Mapping-Initiative, um das menschliche Genom-Projekt verglichen, aber in einem kürzlich erschienenen Artikel der New York Times, John Markoff und James Gorman wies zu Recht darauf, "Es unterscheidet sich jedoch, dass es noch keine klar definierten Ziele oder Endpunkt hat." In einem späteren Interview mit Jonathan Hamilton im National Public Radio hat der Direktor der National Institutes of Health, Francis Collins, den gleichen Punkt.

In einem Artikel im letzten Monat auch in der New York Times, Tim Requarth hingewiesen: "andere Kritiker sagen, das Projekt ist auch offen –, dass es wenig Sinn ohne macht klar definiert Kriterien für den Erfolg." Es ist nicht wie das Human Genome Project, wo du musst nur ein paar Milliarden Basenpaare auslesen und du bist fertig, "sagte Peter Dayan, Neurowissenschaftler an der University College London. "Für das menschliche Gehirn, was müssten Sie wissen, um eine Simulation zu bauen? Das ist eine riesige Forschungsfrage, und es hat zu tun mit dem, was wichtig zu wissen, über das Gehirn. ""

Jeder Wissenschaftler (mich eingeschlossen) würde gerne in der Lage, einen Zuschuss zu bekommen, ohne dass irgendwelche Ziele, Hypothesen oder Endpunkte angegeben sein, aber ist dies eine realistische Möglichkeit, Wissenschaft zu tun?

Warum ist diese Zuordnung Initiative wichtiger als andere möglichen Initiativen? Ist es wichtiger als die Suche nach einem Heilmittel für AIDS? Relevanter als Krebs in all seinen Erscheinungsformen zu schlagen? Obwohl der Begriff Mapping-alles, was im Gehirn passiert Eindämmung der Beschwerde hat, erfordert ein solches offenes Unternehmen zumindest einige handfeste Beweise, dass es wahrscheinlich zu inhaltliche Änderungen im Ergebnis der Krankheit, Verständnis für Krankheiten und bessere Gesundheit für die Nation zu produzieren.

Unser Bewusstsein für Neurowissenschaften

Ein tiefes Problem behindert dieser Diskussion ist die nahezu universelle mangelndes Bewusstsein über die Limited, historisch bedingt, sehr wahrscheinlich vorübergehenden Charakter unserer vorherrschenden Annahmen über die Beziehung zwischen grauen Substanz und Funktion des Gehirns.

Die Attraktion des Brain Mapping verdankt eine veraltete wissenschaftliche Paradigma. Versucht, Karte und parcellate des menschlichen (und tierischen) Gehirns in morphologisch und anatomisch unterschiedliche Bereiche, jeder mit seiner spezifischen Funktion, gibt es schon seit mehr als einem Jahrhundert. In der Mitte der 1800er wurde es wissenschaftlich Mode in der Neurologie zu entdecken und "Karte" die Funktionen der Großhirnrinde mit einer Vielzahl von Methoden und Techniken zur Verfügung zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dies hieß Phrenologie, und diese Zuordnung Paradigma wurde der Schwerpunkt der neurologischen Disziplinen, die der Lehre des zerebralen Lokalisierung von Funktionen geführt. Die phrenologische Trend setzt sich fort bis in die Gegenwart; seine immer ausgefeilteren Technologien zu verschleiern, was einige von uns betrachten wir eine veraltete Konzept (der Artikel von Cold Spring Harbor Laboratory Professor Partha Mitra in Scientific American präsentiert ein gutes Beispiel).

Mapping des Gehirns mit moderner Technik, ist eine direkte Fortsetzung von diesem gleichen Paradigma. Von größter Bedeutung hier geht nicht über die Technik per se, aber ob was es darstellt und welche Maßnahmen ist eine genaue Reflexion wollen wir wissen über die Funktionsweise des Gehirns. Gegeben, was wir bisher gelernt haben, müssen wir Fragen, ob das Konzept gilt oder ob wir einiges an Aufwand und Ausgaben fordern eines veralteten Paradigmas anhand.

Ist ein gültiges Konzept mapping?

Obwohl es gut etabliert ist, dass die Verbindungen zwischen den Dendriten und Synapsen im Gehirn in einem Zustand des ständigen Wandels sind, wir kann nicht scheinen, um aus unter die Idee, dass die Aktivität des Gehirns eine Art Form hat — eine Geographie, die Linien mit Funktion. Das Gehirn schläft nicht und nichts jemals bekommt ausgeschaltet in den Gehirnen von Lebewesen. Die Karte von dem, was verbindet, was sich immer verändert werden muss. Jeder einen Augenblick der Bildgebung wird genau das instant und vielleicht nichts mehr darstellen. Eine Karte der "Milliarden, wenn nicht Billionen von Nervenzellen Interaktion" auch hat für die Rolle der Milliarden über Milliarden von Stützzellen Konto namens Glia, auch die des Gehirns bilden. Niemand mit Mapping Initiative verbunden scheint zu Fragen, was diese kritischen Zellen zur normalen und abnormalen Funktionen des Gehirns beitragen – so werden die Dynamik und die dynamischen Veränderungen, die immer in Bewegung sind nicht zeitlich statisch oder auch dynamisch Maßnahmen charakterisiert werden, egal wie technologisch anspruchsvolle sie möglicherweise.

"Karten" sind absolute bestenfalls nur begrenzte Annäherungen der ständig intensive Dynamik der Gehirnaktivität, Struktur und Funktion. Die Neurowissenschaften Gemeinschaft kann nicht zustimmen, was es, genau ist, das zugeordnet werden soll. Molekulare Veränderungen? Genomischen Veränderungen? Proteine? Strukturelle Veränderungen? Elektrische? Biochemische? Alle diese "Ereignisse" beinhalten eine große Zahl von Signalwege, von die jeder den anderen in einer lebendigen, sich ständig verändernden Kaskade betrifft. Und dies nicht einmal ansatzweise Adresse wie Umwelt- und Verhaltensstörungen Rückkopplungsschleifen betreffen diese Mechanismen.

In den gegenwärtigen Stand der Neurowissenschaften gibt es keinen Konsens über die beste Vorgehensweise zu Mapping, und welche Ansätze sollte höchste Priorität eingeräumt werden. Und wie Mithra anmerkt, auch wenn wir die Aktionspotentiale für jeden einzelnen Nervenzelle im Gehirn von Säugetieren abbilden könnte wie machen wir den Sprung zu komplexen Verhalten, das ergibt sich aus der Messung von Aktionspotentialen? Wann und für wie lange müssen Aufnahme getan werden, um diese Informationen zu generieren? Dies ist kein kleines Problem. Andere haben auch Bedenken geäußert, dass die aktuellen bildgebende Verfahren oft falsch angewendet, führt zu falschen Schlussfolgerungen darüber, wie das Gehirn ist "verdrahtet" und wie funktioniert es in einem dynamischen Zustand.

Wie sollen wir vorgehen?

Bevor wir versuchen, Gehirn (sogar Gehirne von Würmern und Fruchtfliegen und Mäusen) zuzuordnen, müssen wir arbeiten, bessere Konzepte was muss gemessen werden, und wenden Sie dann die geeigneten Technologien zu messen. Wie es jetzt aussieht, haben wir hochwertige Technologie mit kein klares Konzept von dem, was zu messen und keine definierten Ziele oder Endpunkte. Weitergehen das Projekt einfach ewig so? Wann werden wir wissen, dass wir die Antworten haben? Ich stimme mit anderen, dass trotz der Rhetorik der Verwaltung Sprecher und diejenigen, die direkt zugute kommen, ist dies überhaupt nicht wie das Genom oder Mondlandung Projekte.

In meinem eigenen Bereich der Spezialisierung, Schädel-Hirn-Trauma und Schlaganfall, wir wissen, dass sogar Menschen mit massiven Schädigung des Gehirns können bemerkenswerte Erholungen der Funktion – unter den richtigen Bedingungen – manchmal fast sofort. Das Problem, das wir haben ist, wie um diese Bedingungen zu entsperren. Gehirnkarten nicht entfallen diese umfangreiche Plastizität und überhaupt zu reparieren, die Verordnung und den Ausdruck von nur einem gen können mehr als die meisten Krankheiten zugeschrieben werden – wie die meisten Systembiologen Ihnen sagen werden, wenn die Chance gegeben.

Welche praktischen Ergebnisse erwarten wir?

Einige haben argumentiert, dass Investitionen in das Mapping-Projekt neue Arbeitsplätze und Wohlstand erzeugen, und das könnte passieren. Das Human Genome Project erzeugt beträchtliches Vermögen und biomedizinische Startup-Unternehmen (z. B. Screening Genome für einzelne Kunden) – sicherlich mehr als die ersten US-Dollar investiert. Der tatsächliche Nutzen für die Patienten wurden jedoch bisher nur sehr begrenzte. Wir wissen jetzt viel über das menschliche Genom-Karte, aber wie viele Krankheiten geheilt wurden?

New York Zeitreporter Gina Kolata, vor kurzem Berichterstattung über DNA-Tests für seltene Erkrankungen, zur Kenntnis genommen, dass die Sequenzierung des gesamten Genoms von Patienten mit seltenen Krankheiten ist immer so beliebt, dass die Kosten jetzt nach unten, von $7.000 bis $9.000 für eine Familie und Nachfrage nach oben schnellt – somit den kommerziellen Wert solcher Tests. Doch die Sequenzierung bietet kein Allheilmittel, sagt sie: "genetische Aberrationen sind nur in etwa 25 Prozent der Fälle gefunden, weniger als 3 Prozent bekommen besseres Management ihrer Erkrankung und nur etwa 1 Prozent erhalten eine tatsächliche Behandlung und ein großer Vorteil."

Mit der Brain Mapping Initiative sind wir dabei, machen eine sehr hohe Investitionen in ein Projekt, das verspricht keine Endpunkte und nichts in der Art der tatsächliche nutzen bestimmte? Wenn ja, sollten wir darüber im klaren sein und nicht zulassen, das öffentliche denken, das "Wunderheilungen" und umfassendes Verständnis der Gehirnfunktionen gleich um die Ecke sind.

Wir müssen reden

Ich fordere, dass wir breitere müssen und mehr Diskussion wie wollen wir als in unserer Forschung zu investieren. Ich wundere mich, dass eine kleine Gruppe von Wissenschaftlern waren in der Lage, Aufmerksamkeit und Unterstützung des Präsidenten zu fangen, aber ist diese Art von Zweckbindung anstelle hervorstechenden Peer-Review-wie wir wollen Mittel für die Forschung zu entscheiden? Wir hassen es, wenn Kongress dies tut (wenn wir nicht die Begünstigten sind), so tun wir das gleiche Modell übernehmen wollen? Diese Fragen sollten alle ein Teil der Debatte sein.

Ob ich mit dem Paradigma oder nicht einverstanden sind, unterstütze ich sicherlich diejenigen, die wollen immer noch auf Brain Mapping weiterzuforschen. Aber wir müssen wieder schauen ob er verdient es, die unverhältnismäßig hohen Investitionen und das Prestige vorgeschlagen, vor allem jetzt, in einer Zeit der schweren, vielleicht dauerhaft Plankürzungen biomedizinische Forschungsförderung. Es geht nicht um große Wissenschaft oder kleine Wissenschaft und dies ist nicht nur um die $ 100 Millionen Kick-Start-Einsätze und Kosten werden viel höher sein. Es geht um gute und schlechte Science oder am besten, nicht-so-guten Wissenschaft. In der aktuellen Nullsummenspiel Mittel viele andere Bereiche des kritischen biomedizinische Forschung, darunter Hunderte von kleinen, oder kleiner, Projekte mit Potenzial für wichtige kurzfristige klinische Anwendung, werden leiden, da das Geld an anderer Stelle geht und als Studenten und Forscher strömen wo das Geld ist. Das ist gut für die biomedizinische Forschung? Sind wir sicher?

Die Meinungen sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Meinung des Herausgebers.