Como os "Observatórios do cérebro" podem ajudar a iniciativa CÉREBRA?

Fonte: Viktoriya / Shutterstock

Em 2013, o presidente Obama apresentou uma iniciativa público-privada de US $ 100 milhões para mapear o cérebro humano. Barack Obama descreveu The BRAIN Initiativ e dizendo: "Existe esse enorme mistério à espera de ser desbloqueado, e a Iniciativa CÉREBRA mudará isso, dando aos cientistas as ferramentas de que precisam para obter uma imagem dinâmica do cérebro em ação e entender melhor como pensamos e como aprendemos e como lembremos. E esse conhecimento será transformador ".

No início da década de 1960, o presidente John F. Kennedy liderou uma extraordinária expansão do programa espacial dos EUA. JFK comprometeu recursos nacionais substanciais para o ambicioso objetivo de ter a NASA pousar um homem na lua e trazê-lo para casa com segurança. De muitas maneiras, o interesse de Obama em explorar nosso espaço interior mais profundo, é paralelo ao desejo de Kennedy de explorar o espaço exterior.

Fonte: Cortesia da NASA

O vencedor do Prêmio Nobel, Sydney Brenner, disse uma vez: "O progresso na ciência depende de novas técnicas, novas descobertas e novas idéias, provavelmente nessa ordem". A exploração do espaço e do cérebro humano dependem fortemente de técnicas e tecnologias avançadas para faça novas descobertas.

Historicamente, pesquisadores interdisciplinares que trabalham coletivamente facilitaram que novas idéias fossem transformadas em avanços científicos. Por esse motivo, um grupo de neurocientistas norte-americanos líderes pede a criação de "observatórios cerebrais" centralizados que possam revolucionar a capacidade dos cientistas em todo o país pesquisar o cérebro humano.

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O que é a Iniciativa CEREBRAL?

A Iniciativa CEREBRAL tem o nome da sigla " Investigação do cérebro através do avanço das neurotecnologias inovadoras ". Em 2013, a Iniciativa CEREBRAL estabeleceu avançar o conhecimento científico sobre como pensamos, aprendemos e lembramos no nível neural. Algum dia, as descobertas desta iniciativa podem levar a avanços em como diagnosticamos e tratamos doenças neurológicas como a doença de Alzheimer (AD), transtorno do espectro do autismo (ASD) e esquizofrenia.

Nos últimos dois anos, a Iniciativa BRAIN fez progressos na consecução de metas de neurociência em larga escala e no desenvolvimento de ferramentas de pesquisa mais avançadas. No entanto, existe um novo apelo à ação de um grupo de neurocientistas para a criação de uma rede nacional coordenada de centros de neurotecnologia ou "observatórios do cérebro". Atualmente, a Iniciativa CEREBRAL envolve mais de 100 laboratórios autônomos nos Estados Unidos. Normalmente, esses laboratórios não compartilham seus dados ou tecnologia um com o outro, o que retarda o progresso.

A carta de opinião de outubro de 2015, "Rede Nacional de Centros de Neurotecnologia para a Iniciativa CÉREBRA", foi publicada na revista Neuron . Os seis autores da carta incluem: Rafael Yuste da Universidade de Columbia, Michael Roukes de Caltech, Ralph Greenspan, do Instituto Kavli para cérebro e mente, George Church do Instituto Wyss e Harvard Medical School, Miyoung Chun da Fundação Kavli e A Paul Alivisatos da Universidade da Califórnia, em Berkeley. Na sua carta de opinião, eles escrevem:

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"Em nossa proposta original para um Projeto de Mapa de Atividades Cérebro (BAM) (Alivisatos et al., 2012) enfatizamos que a compreensão científica do cérebro foi dificultada pelas limitações dos métodos tradicionais para registrar atividade neuronal … Para resolver os desafios de observando e interagindo com os circuitos neurais nesses níveis de complexidade mais elevados, apontamos para os recentes avanços em nanotecnologia, repórteres moleculares, sistemas avançados de ótica e fotônica e integração de semicondutores em grande escala. Esses campos agora são suficientemente maduros para permitir sua concatenação em neurotecnologias poderosas que transformarão fundamentalmente a pesquisa de neurociência.

Nossas idéias constituíram a base do que se tornou a Iniciativa CEREBRAL (Insel et al., 2013), um Grande Desafio nacional da Casa Branca que atualmente envolve mais de cem laboratórios dos EUA e inúmeros ramos regionais. O enfrentamento coletivo deste grande desafio em ciência e tecnologia já é amplamente percebido como um sucesso nacional e um exemplo de liderança dos EUA em ciência e tecnologia.

Propomos a criação de uma rede nacional de centros de neurotecnologia para aprimorar e acelerar a Iniciativa CEREBRAL e aproveitar ao máximo o esforço e a criatividade dos laboratórios envolvidos nela. Como "observatórios do cérebro", esses centros poderiam fornecer o ambiente interdisciplinar crítico, tanto para a realização de tecnologias ambiciosas como complexas e para proporcionar aos investigadores individuais acesso a eles.

Na física e na astronomia, o paradigma central tem sido entendido como o meio de ascensão tecnológica do que é denominado Índice de Nível de Preparação Tecnológica (TRL). Os esforços coordenados e de escala central permitiram que projetos complexos culminem em sistemas suficientemente maduros para permitir o lançamento de experimentos sofisticados e missões exploratórias de ponta com alta probabilidade de sucesso ".

Quatro maneiras pelas quais os observadores do cérebro poderiam ajudar a iniciativa CEREBRAL

Os seis autores da recente carta que pedem "observatórios cerebrais" descrevem quatro áreas primárias da iniciativa BRAIN que são particularmente dependentes de novas tecnologias. Os avanços científicos provavelmente não serão descobertos rapidamente nessas categorias sem a criação de uma rede nacional centralizada de neurotecnologia compartilhada.

4 Categorias que requerem observações cerebrais

1. Connectomics
2. Sistemas de nanoprobe neural
3. Novas tecnologias de ressonância magnética
4. Mineração de dados computacionais

Cada uma dessas quatro categorias requer plataformas que são caras para adquirir, implementar e manter. Os autores afirmam que, se cada um destes quatro apenas for hospedado em um único laboratório e não compartilhado com outros, ele diminui a reprodutibilidade científica e a robustez.

Os autores escrevem: "Há uma tremenda oportunidade para o rápido progresso nas quatro áreas mencionadas acima, se a Iniciativa CEREBRAL se expandir para além do seu atual portfólio de projetos de um único e poucos pesquisadores. Esses centros uniriam e sinergiam as centenas de laboratórios individuais agora financiados pela Iniciativa CEREBRAL ".

Conclusão: os Centros de Neurotecnologia amplificarão realizações individuais

Os "Observatórios do cérebro" podem ser modelados após observatórios astronômicos existentes que coletivamente compartilham dados. Em sua carta de opinião, os seis neurocientistas concluem,

"Nós imaginamos centros que, como" observatórios do cérebro "(Yuste e Church, 2014), são independentes, sendo fortemente interativos e colaborativos – não apenas no início, mas ao longo de sua vida útil. Tais centros poderiam ser criados em laboratórios acadêmicos existentes ou instalações nacionais ou implementados de novo.

É nossa opinião que os desafios tecnológicos que devem ser superados são suficientemente complexos para que eles estejam além do alcance dos esforços de um único investigador; acreditamos que eles só podem ser superados por esforços altamente coordenados, multi-investigadores e interdisciplinares. Acreditamos que o estágio inicial da iniciativa BRAIN estabeleceu as bases para os próximos estágios críticos: permitir o desenvolvimento de sistemas de neurotecnologia integrados e, posteriormente, a ampla disseminação de ferramentas recém-criadas.

Na verdade, porque os centros de neurotecnologia que defendemos, em última instância, beneficiarão a sociedade em geral, acreditamos que deveriam existir no domínio público e ser gerenciados como um recurso nacional. Saltar-iniciar tais centros nacionais exigirá consenso entre pesquisadores, funcionários federais e organizações privadas; Para conseguir isso, a liderança pública inspirada será essencial.

A Iniciativa CEREBRAL estabeleceu as bases para o sucesso, e está preparada para gerar uma nova e excitante fase de neurociência com imenso potencial de benefício social e descoberta científica. O rápido estabelecimento de uma rede nacional vital de centros de neurotecnologia de caráter colaborativo é o caminho mais seguro para esse objetivo. Se a Iniciativa CEREBRAL for bem-sucedida como um esforço nacional de proporções históricas, deve ser tratada como tal ".

Esperemos que este apelo à ação mobilize todas as várias instituições e decisores políticos envolvidos na Iniciativa CEREBRAL para trabalhar coletivamente em direção a um objetivo comum, criando uma rede nacional centralizada de centros de neurotecnologia.

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