Tartalom
- Mi az agytérkép?
- A kutatási finanszírozás támogatja a BRAIN kezdeményezést
- A BRAIN projekt fő céljai
- Az Agytérkép Projekt előnyei és hátrányai
Mi az agytérkép?
Szünet egy pillanatra, hogy figyelembe vegye az agyat. 100 milliárd sejtet tartalmazhat. Minden sejt, az úgynevezett neuron, több tízezer más agysejthez kapcsolódhat.
Ezek a hálózatok támogatják az életünk szerves funkcióit. A legkevésbé is működő agy nélkül a legtöbben beleegyeznének, nincs értelmes élet. A tudomány megkísérelte megvilágítani szerveink leglényegesebb részét.
Az agytérképezés története
Az agy megértése nem egyetlen, egységes szervként, hanem mint különálló régiókból áll, több mint 100 éve létező fogalom. 1909-ben Korbinian Brodmann írt egy cikket, amelyben leírta az agykéreg térképét, az agy felszínét 43 területre osztva. Ezeket a régiókat vékonyra vágott agyszövet mintái alapján különítette el, amelyek különálló sejt testfestési mintákat mutatnak be. A sejtek felépítésével fel lehet osztani az agyat különálló területekre.
Brodmann kísérletei hatalmas hatással voltak. Az anatómiai szerkezet és az agyműködés összefüggése egyedülálló volt. Lehetővé tette egy olyan keretrendszer kifejlesztését, amely megkísérelte a struktúrák károsodását összekapcsolni a funkció következetes elvesztésével. Kezdeti térképe még mindig segít az idegtudósoknak abban, hogy lokalizálják a megállapításokat az agy képalkotásában, amint az agyvérzés, traumás sérülés vagy daganat esetén is elérhető.
Agytérkép ma
Ahogy más térképek is finomodhatnak az idők folyamán, a további munkák bővítették az agy szöveteinek topográfiai szerveződésével kapcsolatos megértésünket. A Brain Activity Map projektet az ilyen előrelépések elősegítése céljából hozták létre. Ennek a projektnek a nyertese volt egy konferencia, amelyet Miyoung Chun, a londoni Kavli Alapítvány szervezett 2011 szeptemberében.
A tudósok tovább fejlesztették az agy szerkezetének megértését.
2016-ban az agyat további 180 külön parcellára osztották fel, amelyek egyértelmű különbségeket mutatnak a szerkezetben, a funkcióban és az összeköttetésben.
Ezeket az újabb térképeket mágneses rezonancia képalkotási (MRI) technikák felhasználásával készítik el, beleértve a funkcionális MRI-t (fMRI), amelyek a különböző (nagyon specifikus) mentális feladatokra adott válaszként mérik a vér áramlását.
Ez a típusú leképezés magában foglalja az agy felszínén való lassú mozgást, amíg két vagy több független tulajdonságban jelentős változásokat nem észlelnek, ami segít a térképen a határok körülhatárolásában. Bár a területek száma konzisztens lehet, a méretek egyénenként változnak. Ezek a különbségek fontos különbséget tehetnek a kognitív és kreatív képességek, valamint az agyi betegségek, például az Alzheimer, a Parkinson és még a depresszió lehetséges kockázata között is.
Az agy kisebb részekre bontása segíthet az idegtudósok számára, hogy értékeljék az egész működését. Az egyes mérések azonban hiányosnak bizonyulhatnak, félrevezető képet adva az agyról és működéséről.
A feltérképezés kevéssé magyarázza az alapul szolgáló biokémiát is. Előfordulhat, hogy nem is tisztázza kis neuronok csoportjainak, vagy akár fontos egyedülálló neuronjainak szerepét. A technológia fejlődésével ismételt feltérképezési erőfeszítésekre lehet szükség.
A sejtszinten nyilvánvaló strukturális különbségeken túlmenően lehetséges lehet az agy szöveteinek megszervezése aktivitása és összekapcsolódásai alapján. Politikai és gazdasági támogatással ez a projekt egy szélesebb BRAIN-kezdeményezéssé vált.
A kutatási finanszírozás támogatja a BRAIN kezdeményezést
Az agy bonyolultságának kibontásához szinte soha nem látott szintű együttműködésre van szükség a tudományos közösségen belül, a geopolitikai megosztottságon átívelő együttműködésre való hajlandóságra és az erőforrások egyesítésére egy globális köz-magán partnerségben.
Az eredetileg Brain Activity Map néven elnevezett Brain Research via Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative kezdeményezést Barack Obama elnök indította el az Egyesült Államokban 2013. április 2-án.
A BRAIN Initiative egyidejűleg több százezer neuron működését kívánja feltérképezni, mivel ezek egy röpke gondolat sebességével működnek.
A projekt törekvéseinek áttekintése előtt fontos felismerni, hogy az amerikaiak nincsenek egyedül a törekvésben.
Valójában a BRAIN projekt csatlakozik más olyan globális kezdeményezésekhez, amelyek egy globális erőfeszítés részét képezik, hogy jobban megértsék az agy belső működését. 2016. szeptember 19-én az ENSZ Közgyűlését kísérő ülésen elindították a Nemzetközi Agy Kezdeményezést. Az Egyesült Államokban a National Sleep Foundation és az National Institute of Health (NIH) erőforrásokat szentelt a projekt fejlesztésére és támogatására.
A szükséges tudományos kutatás irányítását szolgáló részletes terv kidolgozásán túlmenően - beleértve az ütemterveket, mérföldköveket és a becsült költségeket - pénzügyi támogatást kell megszerezni és fenntartani. Az Agytérkép Projektet és a szélesebb körű BRAIN Kezdeményezést eredetileg több mint 100 millió dollárból finanszírozták, és várhatóan több mint egy évtized alatt dollármilliárdokba fog kerülni.
Az állami kutatási pénzeken túl a dinamikus agytérképezésre irányuló magán erőfeszítések a következőket tartalmazták:
- Allen Agytudományi Intézet Seattle-ben (évente 60 millió dollárt költenek 4 év alatt)
- A virginiai Howard Hughes Orvosi Intézet (évente legalább 30 millió dollárt költenek)
- Kavli Alapítvány Oxnardban, Kaliforniában (évente 4 millió dollárt költenek tíz évre)
- Salk Biológiai Tanulmányok Intézete, San Diego (28 millió dollárt fordít erőfeszítésekre)
Az együttműködésen alapuló, köz- és magánszféra kutatási kezdeményezésének végső célja az innovatív technológiák fejlesztésének támogatása, amelyek dinamikusan megismerhetik az agy működését.
A BRAIN projekt fő céljai
A BRAIN Kezdeményezés tágabb küldetése: "elmélyíteni az emberi elme belső működésének megértését, és javítani az agy rendellenességeinek kezelését, megelőzését és gyógyítását". Ennek megvalósításához új technológiát kell kifejleszteni annak feltárására, hogy az agy sejtjei és áramkörei hogyan hatnak egymásra, és végül kiderülnek az agyműködés és a viselkedés közötti összetett kapcsolatok.
Ennek a projektnek több kulcsfontosságú célja van, és számtalan módon lehet ezeket megvalósítani a következő évtizedben.
- Fejlessze a neurotechnológiát: Az ígéretes kutatások pénzügyi támogatása a technológia gyors fejlődéséhez vezet, amely nemcsak segít megérteni az agy alapjait, hanem azt is, hogyan lehet diagnosztizálni és kezelni az azt érintő rendellenességeket. Az innovációhoz, a tudományos áttörésekhez és az eszközfejlesztéshez mérnökökből és idegtudósokból álló multidiszciplináris csapatokra lesz szükség.
- A dinamikus képalkotás megkönnyítése: Ha a jelenlegi agyi képalkotás olyan, mint egy halom fénykép lapozgatása, az újabb technológia dinamikus képeket hoz létre, mint például az agy működésének valós időben történő figyelése. A képalkotó technológiát tovább kell fejleszteni, hogy ezeket a funkciókat nagyobb térbeli és időskálán nagyobb felbontásban jelenítse meg.
- Fedezze fel az agy működését: Az agy nem statikus szerv; hatalmas mennyiségű információt szinte azonnal aktívan rögzít, feldolgoz, tárol, visszakeres és felhasznál. Ennek a képességnek a megértése érdekében az agyat valós időben, több lehetséges modalitással kell megvizsgálni, amelyek közül sok jelenleg nem létezik.
- A viselkedés összekapcsolása a funkcióval: Az agy működésének külső megnyilvánulása viselkedésként figyelhető meg. Ami még bonyolultabb, az a számtalan mód, ahogyan valaki viselkedését meg lehet jegyezni. Fejlett számítási modellek alkalmazásával lehetséges lehet ezeknek a mintáknak és az úttörő modelleknek a kibontása a kívánt viselkedés fokozása érdekében.
- Fokozza a fogyasztói alkalmazásokat: Az agyszövetekkel kölcsönhatásba lépő orvostechnikai eszközök mélyen befolyásolhatják jövőbeli életünket, és a szabályozásnak elő kell segítenie a fogyasztók egészségét és jólétét. Ezeknek a technológiáknak a biztonság és az eredményesség figyelembevételével történő eljuttatása a fogyasztókhoz kulcsfontosságú a terület fejlődésével.
Az Agytérkép Projekt előnyei és hátrányai
Úgy tűnhet, hogy az idegtudomány területén korlátlan lehetőségek és korlátlan lehetőségek rejlenek. Ahogy tovább fejlesztjük az agyról szóló ismereteinket, bensőséges megértést nyerünk arról, hogy mit jelent embernek lenni. Az Agytérkép-projektnek azonban lehetnek hátrányai.
- Pénzlefolyás: Egy ilyen nagy projekt pénzügyi támogatást és figyelmet érdemelhet más méltó okokból. Ezt a finanszírozást hirtelen csökkenthetik kormányzati vagy non-profit ügynökségek.
- Különböző kutatási prioritások: Nem minden tudósnak van egyforma fókusza. Amikor pénzügyi támogatásra kényszerülnek, ez elvezetheti őket erősségeiktől. Az etikai megfontolások szintén korlátozhatják az együttműködést, mivel például nem minden tudós vesz részt a főemlősök kutatásában.
- Konfliktus és a konszenzus hiánya: A tudományos igazság keresése során a továbbjutás nem mindig világos. Az erős személyiségek és a véleménykülönbségek kombinálva ellentmondásos hipotézisekhez és kutatási prioritásokhoz vezethetnek. A szakértők közötti konszenzus hiánya ellentmondásokat vethet.
- A kisebb országok hozzájárulásainak figyelmen kívül hagyása: Bár az iparosodott országok 300 millió dollárral járulhatnak hozzá a kutatás finanszírozásához, a fejlődő országok nem biztos, hogy hasonlóan követelhetnek a projektben. Ezt ellensúlyozhatják a közreműködő betegek, a modell szervezetek és a megfizethető technológiák, de csak akkor, ha helyet kínálnak az asztalnál.
- Alapvető tudomány vs. alkalmazott technológia: Bizonyos tudományos ismereteket kizárólag azzal a nemes céllal szereznek, hogy elősegítsék a tudást. A pénzügyi ösztönzők és a nyereséges alkalmazott technológia létrehozásának képessége elterelheti a törekvést.
- A meglévő erőforrások integrálása: Ez a projekt korábbi munkára épül, és meg kell találnia a módját az amerikai Human Connectome Project (az agy strukturális és funkcionális összefüggéseinek feltérképezésére összpontosítva), az Európai Unió Human Brain Project (az agy működésének alaptudományára összpontosítva) integrálására. ) és a kanadai CBRAIN program (amely az orvostudományban alkalmazható technológiák létrehozására összpontosít), az előző erőfeszítések mellett.
Szerencsére rengeteg ígéret és remény van a projekt folytatása során. Az agytérképezés végül több mérést is integrál, többek között:
- Kérgi vastagság
- Agyfunkció
- Kapcsolat a régiók között
- A sejtek topográfiai szervezése
- A mielin szintje (zsíros szigetelés, amely felgyorsítja az idegi jelátvitelt)
A kutatási erőfeszítések egyesítése, amely lehetővé teszi a csapatok számára az együttműködést és az információcserét, az Agytérkép Projekt zászlaja alatt meghatározott célok elérését, jelentős előrelépéseket tesz lehetővé az idegtudományban.
Egy szó Verywellből
Az Agytérkép Projekt figyelemre méltó elkötelezettséget jelent az előrehaladás finanszírozása iránt az agyban lévő struktúrák és funkciók közötti összefüggés megértésében. A nagy teljesítményű mikroszkópok, a szuperszámítógépes erőforrások és az univerzális agytérképezési eszközök lehetővé teszik a tudósok számára a felfedezés gyorsítását. Ezek az előrelépések az egész emberiség számára lehetővé tehetik az agy egészségének javítását, de csak akkor, ha fenntartják a finanszírozást és az együttműködést.