Wspólne gromadzenie danych pomaga rozwijać wiedzę na temat mózgu
Mówienie o „mapowaniu” ludzkiego mózgu nie oddaje tak naprawdę w pełni istotny tego procesu. W przeciwieństwie do wątroby, która zawiera mniej typów komórek, zorganizowanych podobnie w całym organie, mózg jest bardzo niejednorodny, a jego budowa jest niezwykle skomplikowana. To sprawia, że wymagany jest nie tylko opis i określenie lokalizacji poszczególnych elementów składowych, ale także uchwycenie interakcji między nimi. Tym, co wyróżnia projekt HBP (Human Brain Project), dzięki skali i zakresowi celów, jest szerokie spektrum dostępnej wiedzy specjalistycznej. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ do otrzymania wartościowych wyników badawczych niezbędna jest produktywna interakcja między bardzo różnymi społecznościami naukowców – nie można by ich osiągnąć, pracując w odosobnieniu. „Te interakcje rodzą wyzwania o skali przypuszczalnie większej niż w przypadku jakiegokolwiek innego europejskiego projektu”, mówi prof. Jan Bjaalie. „Stosowanie różnych praktyk i tradycji typowych dla poszczególnych dziedzin tworzy bariery, do których dochodzą jeszcze różnice dotyczące użycia terminologii. Bariery te tłumaczą w istocie powody, dla których powstał projekt HBP, a jednocześnie podkreślają, jak ważne jest posiadanie odpowiedniej infrastruktury danych”. Opracowanie ogólnego systemu danych W neurobiologii zazwyczaj nie zarządza się ani nie wymienia danych na taką skalę jak w projekcie HBP, częściowo ze względu na skupienie się na publikowaniu prac interpretujących zebrane dane. Aby HBP mógł wykorzystać synergie badawcze we wszystkich obszarach neurobiologii, dane w projekcie muszą być oparte na współpracy. Dane są przechowywane wraz ze znacznikami metadanych i można je przeszukiwać za pośrednictwem przeglądarki internetowej. Specyficzne cechy w poszczególnych grupach danych mogą zostać wyodrębnione w celu włączenia ich do modeli obliczeniowych, które można wykorzystać do przeprowadzenia symulacji, a wyniki tych ostatnich mogą zostać z kolei porównane z danymi pochodzącymi z eksperymentów prowadzonych na prawdziwych mózgach. „Rozwój infrastruktury idzie w parze z rozwojem nauki, umożliwiając uczonym wyszukiwanie i dostęp do istotnych danych, wykorzystywanie ich w jasno określonych warunkach, dzielenie się wynikami i cytowanie prac oryginalnych autorów danych”, mówi prof. Bjaalie. Biorąc pod uwagę ilość danych, wysiłki te są możliwe tylko dzięki zastosowaniu wysokowydajnych systemów obliczeniowych. Nowe technologie i zastosowania kliniczne Trzy główne cele projektu HBP to: dokładniejsze zrozumienie, w jaki sposób różne elementy ludzkiego mózgu pasują do siebie i współpracują ze sobą (nauki podstawowe), przełożenie tego na lepsze diagnozowanie i leczenie chorób mózgu (nauki stosowane w dziedzinie zdrowia), a także wykorzystanie tej wiedzy do rozwoju nowych technologii inspirowanych mózgiem (technologia). W ramach tych ogólnych celów naukowcy działają zgodnie z pewnymi nadrzędnymi celami badawczymi. Demencja, w szczególności choroba Alzheimera, została wybrana jako obszar do zademonstrowania działania informatycznej platformy medycznej, zainstalowanej w szpitalach w różnych krajach Europy. Połączenie tych anonimowych danych klinicznych umożliwia prowadzanie bardziej efektywnych analiz. Innym przykładem jest wykorzystanie spersonalizowanych, trójwymiarowych modeli i atlasów mózgu do różnych zastosowań, takich jak lepsze planowanie operacji padaczki lub głęboka stymulacja mózgu w chorobie Parkinsona. Identyfikacja i resekcja niewielkiej części mózgu, będącej źródłem napadów padaczkowych, wymaga głębokiego zrozumienia organizacji napadów. Aby usprawnić te procedury, projekt HBP łączy nowe, wieloskalowe środowisko modelowania i symulacji z opracowanymi w jego ramach atlasami mózgu i innymi narzędziami do analizy danych. Kluczowe dla osiągnięcia celów projektu HBP jest to, że udostępnia on swoje systemy w sposób otwarty szerszej społeczności badawczej. W tym roku powstanie nowy portal internetowy umożliwiający dostęp do szeregu zorientowanych na użytkownika usług. „Niektóre informacje są już dostępne, ale nie są dobrze widoczne, bądź też poruszanie się po nich jest utrudnione. Nowy portal ułatwi społeczności spoza projektu znajdowanie i używanie narzędzi i usług powstających w ramach HBP”, mówi Prof. Bjaalie.
Słowa kluczowe
Human Brain Project, HBP, neurobiologia, dane, symulacja, model, mózg, atlas, choroba, infrastruktura, padaczka, demencja
