¿Cómo podrían los "observatorios cerebrales" ayudar a la iniciativa BRAIN?

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En 2013, el presidente Obama dio a conocer una iniciativa público privada de $ 100 millones para mapear el cerebro humano. Barack Obama describió The BRAIN Initiativ e diciendo: "Existe este enorme misterio esperando a ser desbloqueado, y la Iniciativa BRAIN cambiará eso al brindarles a los científicos las herramientas que necesitan para tener una imagen dinámica del cerebro en acción y comprender mejor cómo pensamos y cómo aprendemos y cómo recordamos. Y ese conocimiento será transformador ".

A principios de la década de 1960, el presidente John F. Kennedy encabezó una expansión extraordinaria del programa espacial de EE. UU. JFK comprometió recursos nacionales sustanciales para el ambicioso objetivo de que la NASA haga aterrizar a un hombre en la luna y lo traiga a casa de manera segura. En muchos sentidos, el interés de Obama por explorar nuestro espacio interior más profundo es paralelo al deseo de Kennedy de explorar el espacio exterior.

Fuente: Cortesía de NASA

El ganador del Premio Nobel Sydney Brenner dijo una vez: "El progreso en la ciencia depende de nuevas técnicas, nuevos descubrimientos y nuevas ideas, probablemente en ese orden". La exploración del espacio y del cerebro humano dependen en gran medida de técnicas y tecnologías avanzadas para hacer nuevos descubrimientos.

Históricamente, los investigadores interdisciplinarios que trabajan de manera colectiva han facilitado que las nuevas ideas se transformen en avances científicos. Por esta razón, un grupo de neurocientíficos estadounidenses líderes está pidiendo la creación de "observatorios cerebrales" centralizados que podrían revolucionar la capacidad de los científicos de los EE. UU. Para investigar el cerebro humano.

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¿Qué es la Iniciativa BRAIN?

La Iniciativa BRAIN lleva el nombre del acrónimo " Investigación del cerebro mediante el avance de las neurotecnologías innovadoras ". En 2013, la Iniciativa BRAIN se propuso avanzar el conocimiento científico sobre cómo pensamos, aprendemos y recordamos a nivel neuronal. Algún día, los hallazgos de esta iniciativa podrían conducir a avances en la forma en que diagnosticamos y tratamos enfermedades neurológicas como la enfermedad de Alzheimer (EA), el trastorno del espectro autista (TEA) y la esquizofrenia.

En los últimos dos años, la Iniciativa BRAIN ha progresado en el logro de objetivos de neurociencia a gran escala y en el desarrollo de herramientas de investigación más avanzadas. Sin embargo, existe un nuevo llamado a la acción por parte de un grupo de neurocientíficos para la creación de una red nacional coordinada de centros neurotecnológicos u "observatorios cerebrales". Actualmente, la Iniciativa BRAIN involucra a más de 100 laboratorios autónomos en todo Estados Unidos. Por lo general, estos laboratorios no comparten sus datos o tecnología entre sí, lo que ralentiza el progreso.

La carta de opinión de octubre de 2015, "Una Red Nacional de Centros de Neurotecnología para la Iniciativa BRAIN", fue publicada en la revista Neuron . Los seis autores de la carta incluyen: Rafael Yuste de la Universidad de Columbia, Michael Roukes de Caltech, Ralph Greenspan del Instituto Kavli para Cerebro y Mente, George Church del Instituto Wyss y la Escuela de Medicina de Harvard, Miyoung Chun de la Fundación Kavli y A Paul Alivisatos de la Universidad de California, Berkeley. En su carta de opinión, escriben:

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"En nuestra propuesta original para un Proyecto de Mapa de Actividad Cerebral (BAM) (Alivisatos et al., 2012) enfatizamos que la comprensión científica del cerebro se ha visto obstaculizada por las limitaciones de los métodos tradicionales para registrar la actividad neuronal … Para resolver los desafíos de observando e interactuando con los circuitos neuronales en estos niveles superiores de complejidad, señalamos los recientes avances en nanotecnología, reporteros moleculares, sistemas ópticos y fotónicos avanzados, e integración de semiconductores a gran escala. Estos campos ahora son lo suficientemente maduros para permitir su concatenación en poderosas neurotecnologías que transformarán fundamentalmente la forma en que se lleva a cabo la investigación de la neurociencia.

Nuestras ideas formaron la base de lo que se convirtió en la Iniciativa BRAIN (Insel et al., 2013), un gran desafío nacional de la Casa Blanca que actualmente involucra a más de cien laboratorios estadounidenses y numerosas ramificaciones regionales. El abordaje colectivo de este gran desafío en ciencia y tecnología ya se considera ampliamente como un éxito nacional y un ejemplo del liderazgo de EE. UU. En ciencia y tecnología.

Proponemos la creación de una red nacional de centros de neurotecnología para mejorar y acelerar la Iniciativa BRAIN y optimizar de forma óptima el esfuerzo y la creatividad de los laboratorios individuales que participan en ella. Como "observatorios cerebrales", estos centros podrían proporcionar el entorno interdisciplinario crítico para la realización de tecnologías ambiciosas y complejas y para proporcionar a los investigadores individuales el acceso a ellas.

En física y astronomía, durante mucho tiempo se ha entendido que el paradigma central es el medio para elevar tecnológicamente lo que se denomina índice de nivel de preparación tecnológica (TRL). Los esfuerzos coordinados a escala central han permitido que los proyectos complejos culminen en sistemas suficientemente maduros para permitir el lanzamiento de experimentos sofisticados y misiones exploratorias de vanguardia con una alta probabilidad de éxito ".

Cuatro formas en que los observatorios cerebrales podrían ayudar a la Iniciativa BRAIN

Los seis autores de la reciente carta pidiendo "observatorios cerebrales" describen cuatro áreas principales de la iniciativa BRAIN que son particularmente dependientes de las nuevas tecnologías. Los avances científicos probablemente no se descubrirán rápidamente en estas categorías sin la creación de una red nacional centralizada de neurotecnología compartida.

4 categorías que requieren observatorios cerebrales

1. Connectomics
2. Sistemas de nanoproducto neuronal
3. Nuevas tecnologías de imágenes de resonancia
4. Minería de datos computacionales

Cada una de estas cuatro categorías requiere plataformas que son caras de adquirir, implementar y mantener. Los autores afirman que si cada uno de estos cuatro solo se aloja en un solo laboratorio y no se comparte con otros, disminuye la reproducibilidad científica y la solidez.

Los autores escriben: "Hay una gran oportunidad para un progreso rápido en las cuatro áreas mencionadas anteriormente si la Iniciativa BRAIN se expande más allá de su cartera actual de proyectos individuales y pocos investigadores. Estos centros se unirían y crearían sinergias entre los cientos de laboratorios individuales financiados por la Iniciativa BRAIN ".

Conclusión: los centros de neurotecnología amplificarán los logros individuales

Los "observatorios cerebrales" podrían modelarse según los observatorios astronómicos existentes que comparten datos colectivamente. En su carta de opinión, los seis neurocientíficos concluyen:

"Visualizamos centros que, como" observatorios cerebrales "(Yuste e Church, 2014), son independientes a la vez que son fuertemente interactivos y colaborativos, no solo desde el principio, sino a lo largo de toda su vida. Dichos centros podrían crearse en laboratorios académicos existentes o instalaciones nacionales o implementarse de novo.

Consideramos que los desafíos tecnológicos que deben superarse son lo suficientemente complejos como para que estén fuera del alcance de los esfuerzos de un solo investigador; creemos que solo se pueden superar mediante esfuerzos coordinados, de múltiples investigadores e interdisciplinarios. Creemos que la etapa inicial de la iniciativa BRAIN ha sentado las bases para las siguientes etapas críticas: permitiendo el desarrollo de sistemas integrados de neurotecnología y, posteriormente, la amplia difusión de las herramientas creadas recientemente.

De hecho, debido a que los centros de neurotecnología que defendemos beneficiarán en última instancia a la sociedad en general, creemos que deberían existir dentro del dominio público y administrarse como un recurso nacional. Para impulsar tales centros nacionales se requerirá consenso entre investigadores, funcionarios federales y organizaciones privadas; para lograr esto, un liderazgo público inspirado será esencial.

La Iniciativa BRAIN ha sentado las bases para el éxito, y está lista para engendrar una nueva y emocionante fase de la neurociencia con un inmenso potencial para el beneficio social y el descubrimiento científico. El rápido establecimiento de una red nacional vital de centros neurotecnológicos de mentalidad colaborativa es el camino más seguro hacia este objetivo. Si la Iniciativa BRAIN tiene éxito como un esfuerzo nacional de proporciones históricas, debe ser tratada como tal ".

Afortunadamente, este llamado a la acción movilizará a todas las instituciones y legisladores involucrados en la Iniciativa BRAIN para trabajar colectivamente hacia un objetivo común mediante la creación de una red nacional centralizada de centros de neurotecnología.

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