211service.com
Hvilke fremskridt har BRAIN-initiativet gjort indtil videre?
Forskere har stadig meget at lære om den menneskelige hjerne - inklusive de underliggende årsager til hjernesygdomme såsom Parkinsons og Alzheimers. At få en bedre idé om, hvordan hjernen fungerer, kan hjælpe med at afdække bedre behandlinger. For at sætte gang i denne forskning lancerede præsident Obama Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative i 2013. Projektet har indsamlet mere end $300 millioner i finansiering fra agenturer, herunder Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) og National Institutes of Health (NIH), samt universiteter, virksomheder og andre institutioner. Dette inkluderer $46 millioner i tilskud, som NIH tildelte 58 projekter september sidste år.
Tænd-sluk-knap
Forskere fra University of North Carolina har fundet en måde at slå adfærd som at spise til og fra hos mus. Denne adfærd udløses af kemiske signaler i hjernen, som styres af proteiner på overfladen af neuroner. Forskere ændrede den kemiske struktur af disse receptorer i laboratoriet, så stederne kun reagerer på en bestemt type forbindelse. Forskerne kunne derefter slå denne adfærd til og fra ved at injicere forbindelsen i musehjernerne. Forskerne studerer flere receptorers aktivitet i forhold til hinanden, hvilket kan hjælpe forskerne til bedre at forstå hjernens rolle i biologiske funktioner eller sygdomme som Alzheimers og Parkinsons, der opstår, når signalsystemer ikke fungerer korrekt. Arbejdet er skitseret i maj Neuron papir og støttet af et tilskud på $2,84 millioner under BRAIN-initiativet.
Tage beslutninger
Forskere fra Princeton modtog en bevilling på 1,02 millioner dollars til at studere arbejdshukommelse, herunder hvordan hjernen træffer beslutninger baseret på beviser, den indsamler inden for kun et par hundrede millisekunder. I en januar Natur brev, designer Carlos Brodys team et eksperiment, hvor en rotte hører klik, der kommer gennem højttalere placeret på dens venstre og højre side. Målet er at bevæge sig i retning af den højttaler, der lød flest klik, forklarer en stolpe på NIH-hjemmesiden, der beskriver teknologien. Ved at studere hastigheden, hvormed neuroner affyrede i rotternes hjerner, så forskerne, at et område af hjernen kendt som den bageste parietale cortex var ansvarlig for at samle beviser om, hvilken side en rotte skulle vælge. Et andet område af hjernen kaldet den præfrontale cortex giver rotten signalet om at bevæge sig i en bestemt retning. Dette eksperiment udfordrer nogle tidligere resultater, der peger på, at den præfrontale cortex har en rolle i at indsamle information til at træffe beslutninger.
Bedre proteser
Et team af forskere fra University of Pittsburgh, West Virginia University og Salt Lake City-producenten af medicinsk udstyr Ripple udvikler en protese, der gør det muligt for amputerede at føle fornemmelser, som de ville med en naturlig arm, takket være sensorer implanteret i armen, som registrerer elektrisk aktivitet fra de muskler, der er tilbage efter en amputation. Når de afkodes, styrer disse signaler håndprotesens bevægelser, forklarer Robert Gaunt, assisterende professor ved University of Pittsburgh. For at skabe følelsen bliver sensorer i håndprotesen omdannet til elektriske impulser, der stimulerer neuroner nær rygmarven, siger han. I stedet for at forbinde protesen direkte med hjernen, bruger forskerne kroppens perifere nervesystem. Gaunt bemærker, at en af begrænsningerne ved nutidens proteser er, at de kun udfører én bevægelse ad gangen, som at åbne eller lukke en hånd eller dreje et håndled. Hans holds kunstige lem ville udføre seks forskellige typer bevægelser ad gangen, ud over at give sensorisk feedback. Teknologien kan være klar inden for fire år, så patienter kan teste derhjemme, rapporterede forskerholdet i februar. Forskningen er en del af et DARPA-program.
Ny billedbehandling
Et mål med BRAIN-initiativet er at udvikle nye billeddannelsesteknikker, siger direktør for U.S. National Institute of Mental Health, Thomas Insel i en blogindlæg fremhæve flere fremskridt under initiativet indtil videre. En af dem er en ny metode udviklet af forskere ved Washington University og Texas A&M University. Denne såkaldte fotoakustiske mikroskopi-teknik giver forskere mulighed for at tage billeder med en høj nok opløsning til at se individuelle kapillærer og blodets iltning i en muses hjerne. Billeder taget med traditionelle mikroskoper ville blive slørede på det niveau på grund af den måde, lyset bevæger sig gennem væv, forklarer forskerne i en maj IEEE puls artikel. Den nye billedbehandlingsteknik er beskrevet i marts Naturens metoder artikel. Et 2,7 millioner dollars tilskud fra NIH finansierer forskningen.
Takeaway:
Siden præsident Obama annoncerede BRAIN Initiative i 2013, har finansiering fra agenturer som NIH og DARPA givet tidlige resultater om beslutningstagning, billeddannelse og hvordan hjernekredsløb er involveret i visse adfærd. Mange af disse forskningsprojekter vil tage år at modne.
Har du et stort spørgsmål? Send forslag til [email protected]