Iniciativa BRAIN - BRAIN Initiative

Para os diferentes projetos na Europa, consulte Human Brain Project .

Compreender como o cérebro funciona é indiscutivelmente um dos maiores desafios científicos de nosso tempo.

–Alivisatos et al.

A White House BRAIN Initiative ( Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies ), é uma iniciativa de pesquisa público-privada colaborativa anunciada pelo governo Obama em 2 de abril de 2013, com o objetivo de apoiar o desenvolvimento e aplicação de tecnologias inovadoras que podem criar um compreensão dinâmica da função cerebral .

Esta atividade é um Grande Desafio focado em revolucionar nossa compreensão do cérebro humano e foi desenvolvida pelo Escritório de Política Científica e Tecnológica da Casa Branca (OSTP) como parte de uma Iniciativa de Neurociência da Casa Branca mais ampla . Inspirado pelo Projeto Genoma Humano , o BRAIN tem como objetivo ajudar os pesquisadores a desvendar os mistérios das doenças cerebrais , como as doenças de Alzheimer e Parkinson , depressão e lesão cerebral traumática (TBI).

Os participantes do BRAIN e afiliados do projeto incluem DARPA e IARPA , bem como várias empresas privadas, universidades e outras organizações nos Estados Unidos, Austrália, Canadá e Dinamarca.

Fundo

A BRAIN Initiative reflete uma série de influências, originadas há mais de uma década. Algumas delas incluem: reuniões de planejamento no National Institutes of Health que levaram ao Blueprint for Neuroscience Research do NIH; workshops na National Science Foundation (NSF) sobre cognição , neurociência e ciência convergente , incluindo um relatório de 2006 sobre "Grandes Desafios da Mente e do Cérebro"; relatórios do National Research Council e do Institute of Medicine 's Forum on Neuroscience and Nervous System Disorders, incluindo "From Molecules to Mind: Challenges for the 21st Century", um relatório de 25 de junho de 2008 Workshop on Grand Challenges in Neuroscience. ; anos de pesquisa e relatórios de cientistas e sociedades profissionais; e interesse do Congresso.

Uma atividade importante foi o projeto Brain Activity Map . Em setembro de 2011, o biólogo molecular Miyoung Chun, da Fundação Kavli, organizou uma conferência em Londres, na qual os cientistas apresentaram pela primeira vez a ideia de tal projeto. Em reuniões subsequentes, cientistas de laboratórios do governo dos EUA, incluindo membros do Office of Science and Technology Policy , e do Howard Hughes Medical Institute e do Allen Institute for Brain Science , juntamente com representantes do Google , Microsoft e Qualcomm , discutiram as possibilidades para um futuro projeto liderado pelo governo.

Outras influências incluíram o projeto interdisciplinar "Decade of the Mind" liderado por James L. Olds, que atualmente é o Diretor Assistente de Ciências Biológicas da NSF, e o projeto "Revolutionizing Prosthetics" na DARPA , liderado pelo Dr. Geoffrey Ling e mostrado no 60 minutos em abril de 2009.

O desenvolvimento do plano para a Iniciativa BRAIN dentro do Escritório Executivo do Presidente (EOP) foi liderado pelo OSTP e incluiu a seguinte equipe do EOP: Philip Rubin , então Diretor Assistente Principal para Ciência e líder da Iniciativa de Neurociência da Casa Branca; Thomas Kalil , Diretor Adjunto de Tecnologia e Inovação; Cristin Dorgelo , então Diretor Assistente do Grand Challenges e, posteriormente, Chefe de Gabinete da OSTP; e Carlos Peña, Diretor Assistente de Tecnologias Emergentes e atualmente Diretor da Divisão de Dispositivos Neurológicos e de Medicina Física, no Escritório de Avaliação de Dispositivos, Centro para Dispositivos e Saúde Radiológica (CDRH), da Administração de Alimentos e Medicamentos dos EUA (FDA) )

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O Diretor do NIH , Dr. Francis Collins e o Presidente Barack Obama anunciam a Iniciativa BRAIN

Em 2 de abril de 2013, em um evento na Casa Branca, o presidente Barack Obama anunciou a Iniciativa BRAIN, com despesas iniciais propostas para o ano fiscal de 2014 de aproximadamente US $ 110 milhões da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), os Institutos Nacionais de Saúde (NIH ) e a National Science Foundation (NSF). O Presidente também instruiu a Comissão Presidencial para o Estudo de Questões Bioéticas a explorar as implicações éticas, legais e sociais levantadas pela iniciativa e pela neurociência em geral. Compromissos adicionais também foram feitos pelo Instituto Allen de Ciência do Cérebro , o Instituto Médico Howard Hughes e a Fundação Kavli . O NIH também anunciou a criação de um grupo de trabalho do Comitê Consultivo para o Diretor, liderado pelos neurocientistas Cornelia Bargmann e William Newsome e com a participação ex officio da DARPA e NSF, para ajudar a moldar o papel do NIH na Iniciativa BRAIN. A NSF planejava receber conselhos de seus comitês consultivos de diretoria, do National Science Board e de uma série de reuniões que reuniam cientistas em neurociências e áreas relacionadas.

Abordagens experimentais

Mais informações: Mapeamento cerebral , Neuroinformática e Nanobiotecnologia

Notícias disseram que a pesquisa mapearia a dinâmica da atividade neuronal em camundongos e outros animais e, eventualmente, as dezenas de bilhões de neurônios no cérebro humano.

Em um comentário científico de 2012 delineando planos experimentais para um projeto mais limitado, Alivisatos et al. delineou uma variedade de técnicas experimentais específicas que podem ser usadas para alcançar o que eles chamam de " conectoma funcional ", bem como novas tecnologias que terão de ser desenvolvidas no decorrer do projeto. Eles indicaram que os estudos iniciais podem ser feitos em Caenorhabditis elegans , seguido por Drosophila , por causa de seus circuitos neurais comparativamente simples. Estudos de médio prazo podem ser feitos em peixes-zebra , camundongos e musaranhos etruscos , com estudos a serem feitos em primatas e humanos. Eles propuseram o desenvolvimento de nanopartículas que poderiam ser usadas como sensores de voltagem que detectariam potenciais de ação individuais , bem como nanossondas que poderiam servir como matrizes multieletrodos eletrofisiológicos . Em particular, eles pediram o uso de métodos sem fio e não invasivos de detecção de atividade neuronal, seja utilizando integração microeletrônica em grande escala ou com base em biologia sintética em vez de microeletrônica. Em um desses métodos propostos, o DNA produzido enzimaticamente serviria como um "registro em fita" da atividade neuronal, com base em erros induzidos por íons de cálcio na codificação pela DNA polimerase . Os dados seriam analisados ​​e modelados por computação em grande escala . Uma técnica relacionada propôs o uso de sequenciamento de DNA de alto rendimento para mapear rapidamente a conectividade neural.

Linha do tempo

O cronograma proposto pelo Grupo de Trabalho em 2014 é:

  • 2016-2020: desenvolvimento e validação de tecnologia
  • 2020–2025: aplicação dessas tecnologias de forma integrada para fazer novas descobertas fundamentais sobre o cérebro

Grupo de trabalho

O comitê consultivo é:

Participantes

Em dezembro de 2018, o site da BRAIN Initiative lista os seguintes participantes e afiliados:

  • National Institutes of Health (membro da aliança)
  • National Science Foundation (membro da aliança)
  • US Food and Drug Administration (membro da aliança)
  • Atividade de Projetos de Pesquisa Avançada de Inteligência (IARPA) (Membro Aliado)
  • Iniciativa BRAIN da Casa Branca (Afiliada da Aliança)
  • Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (Participante de BI)
  • Fundação Simons (membro associado)
  • Iniciativa Nacional de Fotônica (participante do BI)
  • Instituto Allen para Ciência do Cérebro (membro da aliança)
  • Janelia / Howard Hughes Medical Institute (afiliada da aliança)
  • Rede de Arquitetura de Neurotecnologia (participante de BI)
  • Bairro de neurociência do noroeste do Pacífico (participante do BI)
  • Sistema Cal-BRAIN da Universidade da Califórnia (participante do BI)
  • University of Pittsburgh Brain Institute (participante do BI)
  • Blackrock Microsystems (participante de BI)
  • GlaxoSmithKline (participante de BI)
  • Brain & Behavior Research Foundation (participante do BI)
  • Centro de Neurociência de Sistemas da Universidade de Boston (participante de BI)
  • General Electric (participante do BI)
  • Boston Scientific (participante do BI)
  • Carnegie Mellon University BrainHub (participante do BI)
  • NeuroNexus (participante do BI)
  • Medtronic (participante do BI)
  • Pediatric Brain Foundation (participante do BI)
  • University of Texas System UT Neuroscience (participante do BI)
  • Centro de Inovação em Ciência do Cérebro da Universidade do Arizona (participante do BI)
  • Instituto Salk de Estudos Biológicos (participante do BI)
  • Segunda Visão (participante do BI)
  • Fundação Kavli (membro associado)
  • University of Utah Neurosciences Gateway (participante do BI)
  • Blackrock Microsystems (participante de BI)
  • Ondulação (participante do BI)
  • Laboratório Nacional Lawrence Livermore (participante do BI)
  • NeuroPace (participante do BI)
  • Google (participante de BI)
  • Inscopix (participante de BI)
  • Conselho Nacional de Saúde e Pesquisa Médica da Austrália (participante do BI)
  • Brain Canada Foundation (participante do BI)
  • Fundação Lundbeck da Dinamarca (Participante do BI).

Reações

Os cientistas ofereceram visões diferentes do plano. O neurocientista John Donoghue disse que o projeto iria preencher uma lacuna na pesquisa neurocientífica entre, por um lado, medições de atividade no nível das regiões do cérebro usando métodos como fMRI , e, por outro lado, medições no nível de células individuais . O psicólogo Ed Vul expressou preocupação, no entanto, que a iniciativa desvie o financiamento de estudos de investigadores individuais. O neurocientista Donald Stein expressou preocupação de que seria um erro começar a gastar dinheiro em métodos tecnológicos, antes de saber exatamente o que seria medido. O físico Michael Roukes argumentou, em vez disso, que os métodos da nanotecnologia estão se tornando suficientemente maduros para tornar o momento certo para um mapa de atividades cerebrais. O neurocientista Rodolfo Llinás declarou na primeira reunião Rockefeller "O que aconteceu aqui é magnífico, nunca antes na neurociência eu vi tanta unidade em um propósito tão glorioso."

Os projetos enfrentam grandes desafios logísticos. Os neurocientistas estimaram que o projeto geraria 300 exabytes de dados por ano, apresentando uma barreira técnica significativa. A maioria dos monitores de atividade cerebral de alta resolução disponíveis são de uso limitado, pois devem ser implantados cirurgicamente de forma invasiva, abrindo o crânio. Foram traçados paralelos com os esforços de pesquisa em larga escala liderados pelo governo, incluindo o mapa do genoma humano , a viagem à Lua e o desenvolvimento da bomba atômica .

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos