Anticipare il futuro delle neuroscienze digitali
Un documento di sintesi pubblicato sulla rivista «Imaging Neuroscience» illustra lo stato attuale delle neuroscienze digitali e sottolinea i punti chiave per gli ulteriori sviluppi del settore. Il documento è il risultato di uno sforzo collaborativo che ha coinvolto più di 100 ricercatori, le cui discussioni sono state sostenute da due progetti finanziati dall’UE: la terza edizione del progetto Human Brain, HBP SGA3, e EBRAINS 2.0. «Il modo in cui viene condotta la ricerca sul cervello è cambiato radicalmente», osserva l’autrice principale del lavoro, la prof.ssa Katrin Amunts dell’Istituto di Neuroscienze e Medicina del Centro di ricerca Jülich, in Germania, partner dei progetti HBP SGA3 e EBRAINS 2.0 in un’intervista pubblicata sul sito web di EBRAINS. La prof.ssa Amunts è attualmente co-direttrice di EBRAINS, un’infrastruttura di ricerca aperta progettata per accelerare la ricerca sul cervello, ed è stata direttrice scientifica del progetto Human Brain dal 2016 al 2023. «Le tecnologie digitali e i nuovi strumenti e metodi hanno trasformato il campo», afferma Amunts. «Un esempio è il nostro atlante cerebrale tridimensionale, che ora è diventato una sorta di Google Maps e che non offre solo mappe dettagliate del cervello, ma anche una grande quantità di dati e software con cui lavorare. Negli ultimi anni la digitalizzazione ha aperto molte porte tra i «silos» delle varie sottodiscipline della ricerca sul cervello e dei campi ad esso collegati. Inoltre nuove collaborazioni su larga scala in Europa e nel mondo stanno creando sinergie basate sull’uso condiviso di dati e strumenti. In questo modo tengono conto del grande dinamismo della ricerca. Il cambiamento ha portato a importanti progressi e apre nuove opportunità per far progredire la ricerca sul cervello, la medicina e le tecnologie ispirate al cervello.»
Una tabella di marcia scientifica
Con la rapida trasformazione del settore guidata dalla tecnologia digitale, diventa sempre più cruciale per gli scienziati anticipare e contribuire a plasmare gli sviluppi futuri. Il documento fornisce quella che Amunts descrive come una sorta di «tabella di marcia scientifica» per il prossimo decennio. Sono state individuate otto aree chiave per la ricerca sulle neuroscienze digitali. Il documento illustra gli obiettivi a breve, medio e lungo termine e le nuove applicazioni mediche. «Un esempio... è il cosiddetto “gemello digitale”», afferma la ricercatrice, spiegando che «i gemelli sono modelli cerebrali matematici basati su computer che possono essere continuamente aggiornati con i dati di misurazione. ... I modelli personalizzati ci permetteranno sempre più di migliorare la diagnostica e la terapia. Ad esempio, la ricerca originata da HBP è la base per studiare l’uso del “gemello digitale” per una migliore pianificazione degli interventi chirurgici per l’epilessia. I cervelli virtuali ci permettono anche di testare ipotesi di ricerca fondamentali sull’organizzazione del nostro organo più complesso e, allo stesso tempo, di aprire la strada a tecnologie innovative neuro-ispirate.» Il documento descrive anche altre aree chiave, come gli atlanti digitali ad altissima risoluzione e i modelli del cervello che integrano più scale e modalità, l’IA neuro-derivata e le innovazioni informatiche. Un ruolo fondamentale è svolto dall’infrastruttura EBRAINS, che integra i dati della ricerca sul cervello forniti da diversi gruppi di ricerca in tutto il mondo e li rende accessibili ad altri. Offre inoltre agli scienziati l’accesso ai più potenti supercomputer europei attraverso una rete di calcolo chiamata Fenix e ai sistemi di calcolo ispirati al cervello BrainScaleS e SpiNNaker. HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) è terminato nel 2023. EBRAINS 2.0 (EBRAINS 2.0: A Research Infrastructure to Advance Neuroscience and Brain Health) terminerà a dicembre 2026. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto HBP SGA3 sito web del progetto EBRAINS
Parole chiave
HBP SGA3, EBRAINS 2.0, progetto Human Brain, cervello, neuroscienza, neuroscienza digitale
