Iniciativa BRAIN
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Para conocer los diferentes proyectos en Europa, consulte Human Brain Project .
Comprender cómo funciona el cerebro es posiblemente uno de los mayores desafíos científicos de nuestro tiempo.

–Alivisatos et al. [1]

La Iniciativa BRAIN de la Casa Blanca ( Investigación del cerebro mediante el avance de las neurotecnologías innovadoras ), es una iniciativa de investigación colaborativa, público-privada, anunciada por la administración Obama el 2 de abril de 2013, con el objetivo de apoyar el desarrollo y la aplicación de tecnologías innovadoras que puedan crear una comprensión dinámica de la función cerebral . [2] [3] [4] [5] [6]

Esta actividad es un Gran Desafío centrado en revolucionar nuestra comprensión del cerebro humano y fue desarrollada por la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca (OSTP) como parte de una Iniciativa de Neurociencia de la Casa Blanca más amplia . [7] Inspirado por el Proyecto Genoma Humano , BRAIN tiene como objetivo ayudar a los investigadores a descubrir los misterios de los trastornos cerebrales , como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson , la depresión y la lesión cerebral traumática (TBI).

Los participantes en BRAIN y las afiliadas del proyecto incluyen DARPA e IARPA , así como numerosas empresas privadas, universidades y otras organizaciones en los Estados Unidos, Australia, Canadá y Dinamarca. [8]

Fondo

La iniciativa BRAIN refleja una serie de influencias que se remontan a más de una década. Algunos de estos incluyen: reuniones de planificación en los Institutos Nacionales de Salud que llevaron al Plan de Investigación en Neurociencia de los NIH; [9] talleres en la National Science Foundation (NSF) sobre cognición , neurociencia y ciencia convergente , incluido un informe de 2006 sobre "Grandes desafíos de la mente y el cerebro"; [10] informes del Consejo Nacional de Investigación y el Instituto de MedicinaForo sobre neurociencia y trastornos del sistema nervioso, que incluye "De las moléculas a la mente: desafíos para el siglo XXI", un informe de un taller del 25 de junio de 2008 sobre grandes desafíos en neurociencia; [11] años de investigación e informes de científicos y sociedades profesionales; e interés del Congreso.

Una actividad importante fue el Proyecto Mapa de Actividad Cerebral . En septiembre de 2011, el biólogo molecular Miyoung Chun de la Fundación Kavli organizó una conferencia en Londres, en la que los científicos presentaron por primera vez la idea de un proyecto de este tipo. [4] [12] En reuniones posteriores, científicos de laboratorios del gobierno de EE. UU., Incluidos miembros de la Oficina de Política Científica y Tecnológica , y del Instituto Médico Howard Hughes y el Instituto Allen de Ciencias del Cerebro , junto con representantes de Google , Microsoft , y Qualcomm , discutieron las posibilidades de un futuro proyecto liderado por el gobierno.[2]

Otras influencias incluyeron el proyecto interdisciplinario "La Década de la Mente" dirigido por James L. Olds, quien actualmente es el Subdirector de Ciencias Biológicas en NSF, [13] [14] y el proyecto "Revolutionizing Prosthetics" en DARPA , dirigido por el Dr. . Geoffrey Ling y mostrado en 60 Minutes en abril de 2009. [15]

El desarrollo del plan para la Iniciativa BRAIN dentro de la Oficina Ejecutiva del Presidente (EOP) fue dirigido por OSTP e incluyó al siguiente personal de EOP: Philip Rubin , entonces Director Asistente Principal de Ciencia y líder de la Iniciativa de Neurociencia de la Casa Blanca; Thomas Kalil , director adjunto de Tecnología e Innovación; Cristin Dorgelo , entonces subdirectora de Grand Challenges, y más tarde jefa de personal de OSTP; y Carlos Peña, Subdirector de Tecnologías Emergentes y actualmente Director de División de la División de Dispositivos de Medicina Neurológica y Física, en la Oficina de Evaluación de Dispositivos, Centro de Dispositivos y Salud Radiológica (CDRH), en la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU .(FDA). [16] [17]

Anuncio

El director de los NIH , el Dr. Francis Collins, y el presidente Barack Obama, anuncian la iniciativa BRAIN

El 2 de abril de 2013, en un evento de la Casa Blanca, el presidente Barack Obama anunció la Iniciativa BRAIN, con gastos iniciales propuestos para el año fiscal 2014 de aproximadamente 110 millones de dólares de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), los Institutos Nacionales de Salud (NIH). ) y la National Science Foundation (NSF). [4] [5] [6] El Presidente también ordenó a la Comisión Presidencial para el Estudio de Asuntos Bioéticos que explorara las implicaciones éticas, legales y sociales planteadas por la iniciativa y por la neurociencia en general. El Instituto Allen de Ciencias del Cerebro también asumió compromisos adicionales , elInstituto Médico Howard Hughes y Fundación Kavli . El NIH también anunció la creación de un grupo de trabajo del Comité Asesor del Director, dirigido por los neurocientíficos Cornelia Bargmann y William Newsome y con participación ex officio de DARPA y NSF, para ayudar a dar forma al papel de los NIH en la Iniciativa BRAIN. NSF tenía previsto recibir asesoramiento de los comités asesores de su dirección, de la Junta Nacional de Ciencia y de una serie de reuniones que reunieran a científicos de neurociencia y áreas relacionadas. [4] [5] [6]

Enfoques experimentales

Más información: mapeo cerebral , neuroinformática y nanobiotecnología

Los informes noticiosos dijeron que la investigación mapearía la dinámica de la actividad neuronal en ratones y otros animales [3] y, finalmente, las decenas de miles de millones de neuronas en el cerebro humano. [18]

En un comentario científico de 2012 que describe los planes experimentales para un proyecto más limitado, Alivisatos et al. describió una variedad de técnicas experimentales específicas que podrían usarse para lograr lo que denominaron un " conectoma funcional ", así como nuevas tecnologías que deberán desarrollarse en el transcurso del proyecto. [1] Indicaron que los estudios iniciales podrían realizarse en Caenorhabditis elegans , seguido de Drosophila , debido a sus circuitos neuronales comparativamente simples. Se podrían realizar estudios a medio plazo en el pez cebra , los ratones y la musaraña etrusca , y en última instancia, los estudios se realizarían en primates.y humanos. Propusieron el desarrollo de nanopartículas que podrían usarse como sensores de voltaje que detectarían potenciales de acción individuales , así como nanoprobes que podrían servir como matrices electrofisiológicas de electrodos múltiples . En particular, pidieron el uso de métodos inalámbricos y no invasivos de detección de actividad neuronal, ya sea utilizando integración microelectrónica a muy gran escala o basados ​​en biología sintética en lugar de microelectrónica. En uno de estos métodos propuestos, el ADN producido enzimáticamente serviría como un "registro de cinta de teletipo" de la actividad neuronal, [1] [19] basado enerrores inducidos por iones de calcio en la codificación por ADN polimerasa . [20] Los datos se analizarían y modelarían mediante cálculos a gran escala. [1] Una técnica relacionada propuso el uso de secuenciación de ADN de alto rendimientopara mapear rápidamente la conectividad neuronal. [21]

Cronología

El calendario propuesto por el Grupo de Trabajo en 2014 es: [22]

  • 2016-2020: desarrollo y validación de tecnología
  • 2020-2025: aplicación de esas tecnologías de forma integrada para realizar nuevos descubrimientos fundamentales sobre el cerebro

Grupo de trabajo

El comité asesor es: [23]

Participantes

A diciembre de 2018, el sitio web de la Iniciativa BRAIN enumera los siguientes participantes y afiliados:

  • Institutos Nacionales de Salud (Miembro de la Alianza)
  • Fundación Nacional de Ciencias (Miembro de la Alianza)
  • Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. (Miembro de la Alianza)
  • Actividad de Proyectos de Investigación Avanzada de Inteligencia (IARPA) (Miembro de la Alianza)
  • Iniciativa BRAIN de la Casa Blanca (afiliada de la alianza)
  • Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (Participante de BI)
  • Fundación Simons (Miembro de la Alianza)
  • Iniciativa Nacional de Fotónica (Participante de BI)
  • Allen Institute for Brain Science (Miembro de la Alianza)
  • Janelia / Howard Hughes Medical Institute (Afiliado de la Alianza)
  • Red de arquitectos de neurotecnología (participante de BI)
  • Vecindario de neurociencia del noroeste del Pacífico (participante de BI)
  • Sistema Cal-BRAIN de la Universidad de California (participante de BI)
  • Instituto del Cerebro de la Universidad de Pittsburgh (participante de BI)
  • Blackrock Microsystems (participante de BI)
  • GlaxoSmithKline (participante de BI)
  • Fundación de Investigación del Cerebro y la Conducta (Participante de BI)
  • Centro de Neurociencia de Sistemas de la Universidad de Boston (Participante de BI)
  • General Electric (participante de BI)
  • Boston Scientific (participante de BI)
  • BrainHub de la Universidad Carnegie Mellon (participante de BI)
  • NeuroNexus (participante de BI)
  • Medtronic (participante de BI)
  • Fundación Cerebral Pediátrica (Participante de BI)
  • University of Texas System UT Neuroscience (Participante de BI)
  • Centro de Innovación en Ciencias del Cerebro de la Universidad de Arizona (Participante de BI)
  • Instituto Salk de Estudios Biológicos (Participante de BI)
  • Segunda vista (participante de BI)
  • Fundación Kavli (Miembro de la Alianza)
  • Portal de Neurociencias de la Universidad de Utah (participante de BI)
  • Blackrock Microsystems (participante de BI)
  • Ripple (participante de BI)
  • Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (Participante de BI)
  • NeuroPace (participante de BI)
  • Google (participante de BI)
  • Inscopix (participante de BI)
  • Consejo Nacional Australiano de Investigación Médica y de Salud (Participante de BI)
  • Brain Canada Foundation (participante de BI)
  • Fundación Lundbeck de Dinamarca (participante de BI). [8]

Reacciones

Los científicos ofrecieron diferentes puntos de vista sobre el plan. El neurocientífico John Donoghue dijo que el proyecto llenaría un vacío en la investigación en neurociencia entre, por un lado, las mediciones de actividad a nivel de regiones del cerebro utilizando métodos como fMRI y, por otro lado, las mediciones a nivel de células individuales . [3] El psicólogo Ed Vul expresó su preocupación, sin embargo, de que la iniciativa desviaría los fondos de los estudios de investigadores individuales. [3] El neurocientífico Donald Stein expresó su preocupación de que sería un error comenzar gastando dinero en métodos tecnológicos, antes de saber exactamente qué se mediría. [4] Físico Michael RoukesEn cambio, argumentó que los métodos en nanotecnología están madurando lo suficiente como para hacer que sea el momento adecuado para un mapa de actividad cerebral. [4] El neurocientífico Rodolfo Llinás declaró en la primera reunión de Rockefeller "Lo que ha sucedido aquí es magnífico, nunca antes en neurociencia había visto tanta unidad en un propósito tan glorioso". [24]

Los proyectos enfrentan grandes desafíos logísticos. Los neurocientíficos estimaron que el proyecto generaría 300 exabytes de datos cada año, presentando una barrera técnica significativa. [25] La mayoría de los monitores de actividad cerebral de alta resolución disponibles son de uso limitado, ya que deben implantarse quirúrgicamente de forma invasiva al abrir el cráneo. [25] Se han establecido paralelos a los esfuerzos de investigación a gran escala dirigidos por el gobierno en el pasado, incluido el mapa del genoma humano, el viaje a la luna y el desarrollo de la bomba atómica . [2]

Ver también

  • Atlas del cerebro de Allen
  • Proyecto Blue Brain
  • BrainMaps
  • Fundación de mapeo cerebral
  • Cerebro / MENTES
  • Proyecto Cerebro de China
  • Década del Cerebro
  • Década de la Mente
  • Cumbre científica terapéutica y cartografía cerebral mundial del G20
  • Proyecto Human Connectome
  • Lista de animales por número de neuronas
  • Lista de bases de datos de neurociencia
  • Organización para el mapeo del cerebro humano
  • Esquema del mapeo cerebral
  • Esquema del cerebro humano
  • Sociedad de Mapeo Cerebral y Terapéutica
  • Espinaquer

Referencias

  1. ↑ a b c d Alivisatos, A. Paul; Chun, Miyoung; Church, George M .; Greenspan, Ralph J .; Roukes, Michael L .; Yuste, Rafael (junio de 2012). "El proyecto del mapa de actividad cerebral y el desafío de la conectómica funcional" . Neurona . 74 (6): 970–974. doi : 10.1016 / j.neuron.2012.06.006 . PMC  3597383 . PMID  22726828 .
  2. ↑ a b c Markoff, John (18 de febrero de 2013). "Obama busca impulsar el estudio del cerebro humano" . New York Times . Consultado el 18 de febrero de 2013 .
  3. ↑ a b c d Szalavitz, Maia (19 de febrero de 2013). "Mapa del cerebro: el presidente Obama propone la primera guía detallada de la función del cerebro humano" . Tiempo . Consultado el 19 de febrero de 2013 .
  4. ^ a b c d e f Markoff, John; Gorman, James (2 de abril de 2013). "Obama para dar a conocer la iniciativa para mapear el cerebro humano" . New York Times . Consultado el 2 de abril de 2013 .
  5. ↑ a b c Fox, Maggie (2 de abril de 2013). "Proyecto de mapeo cerebral de lanzamientos de la Casa Blanca" . NBC News . Archivado desde el original el 4 de agosto de 2020 . Consultado el 2 de abril de 2013 .
  6. ^ a b c "Hoja informativa: iniciativa BRAIN" . Oficina del Secretario de Prensa de la Casa Blanca. 2 de abril de 2013 . Consultado el 2 de abril de 2013 .
  7. ^ "Iniciativa de neurociencia de la Casa Blanca" . Oficina de Política Científica y Tecnológica . Consultado el 7 de mayo de 2015 , a través de Archivos Nacionales .
  8. ^ a b "Participantes" . La iniciativa BRAIN .
  9. ^ "Plan de NIH para la investigación en neurociencia" . nih.gov . Institutos Nacionales de Salud . Consultado el 7 de mayo de 2015 .
  10. ^ "Informe de NSF sobre grandes desafíos de la mente y el cerebro" . Publicación NSF . NSF . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  11. ^ "Taller sobre grandes desafíos en neurociencia" . Instituto de Medicina . Academias Nacionales de Ciencias. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2011 . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  12. ^ Johnson, Carolyn (5 de abril de 2013). "Los científicos locales en el equipo de ensueño de mapeo cerebral reflexionan sobre los desafíos, la oportunidad" . Boston Globe . Consultado el 11 de abril de 2013 .
  13. ^ Olds, James L. (abril-junio de 2011). "Por una década internacional de la mente" . La Revista de Estudios Médicos de Malasia . 18 (2): 1–2. PMC 3216206 . PMID 22135580 .  
  14. ^ "NSF selecciona a James Olds para dirigir la Dirección de Ciencias Biológicas" . NSF.gov . NSF . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  15. ^ "Brazo biónico del Pentágono" . CBS News . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  16. ^ "Personal de OSTP de la Casa Blanca" . Oficina de Política Científica y Tecnológica . Consultado el 9 de mayo de 2015 , a través de Archivos Nacionales .
  17. ^ "Conferencia de BRAIN Grand Challenges" . IEEE EMBS . IEEE. Archivado desde el original el 3 de diciembre de 2015 . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  18. ^ Los cerebros humanos promedian 86 mil millones de neuronas según una estimación reciente. Fuente: ¿Cuántas neuronas componen un cerebro humano? Miles de millones menos de lo que pensábamos . Notas y teorías. The Guardian . 28 de febrero de 2012.
  19. ^ Kording, Konrad (diciembre de 2011). "De Tostadoras y Ticker Tapes Molecular" . PLOS Biología Computacional . 7 (12): e1002291. doi : 10.1371 / journal.pcbi.1002291 . PMC 3248391 . PMID 22219716 .  
  20. ^ Zamft, Bradley Michael; Marblestone, Adam H .; Kording, Konrad ; Schmidt, Daniel; Martín-Alarcón, Daniel; Tyo, Keith; Boyden, Edward S .; Church, George (agosto de 2012). "Medición de paisajes de fidelidad de la ADN polimerasa dependiente de cationes mediante secuenciación profunda" . PLOS ONE . 7 (8): e43876. doi : 10.1371 / journal.pone.0043876 . PMC 3425509 . PMID 22928047 .  
  21. ↑ Zador, Anthony M .; Dubnau, Joshua; Oyibo, Hassana K .; Zhan, Huiqing; Cao, Gang; Peikon, Ian D. (2012). "Secuenciación del conectoma" . PLOS Biología . 10 (10): e1001411. doi : 10.1371 / journal.pbio.1001411 . PMC 3479097 . PMID 23109909 .  
  22. ^ "NIH adopta una visión científica audaz de 12 años para la iniciativa BRAIN" . Institutos Nacionales de Salud (NIH) . 16 de julio de 2015.
  23. ^ "Comité Asesor del Director" (PDF) . Grupo de Trabajo de Investigación del Cerebro mediante el Avance de las Neurotecnologías Innovadoras (BRAIN) . Institutos Nacionales de Salud. Archivado desde el original (PDF) el 24 de abril de 2013 . Consultado el 14 de abril de 2013 .
  24. ^ Wadman Sep. 20, Meredith; 2016; Pm, 4:15 (20 de septiembre de 2016). "Surgen grandes sueños para grandes proyectos de ciencia del cerebro" . Ciencia | AAAS . Consultado el 22 de mayo de 2019 .CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
  25. ↑ a b Markoff, John (26 de febrero de 2013). "Conexión de los puntos neuronales" . New York Times . Consultado el 27 de febrero de 2013 .

Otras lecturas

  • doi : 10.1038 / s41592-018-0210-0 "The impact of the NIH BRAIN Initiitve", editorial de Nature Methods , noviembre de 2018.

enlaces externos

  • Sitio web oficial
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