المحتوى
- ما هو رسم خرائط الدماغ؟
- تمويل الأبحاث يدعم مبادرة BRAIN
- الأهداف الرئيسية لمشروع BRAIN
- إيجابيات وسلبيات مشروع رسم خرائط الدماغ
ما هو رسم خرائط الدماغ؟
توقف للحظة للنظر في الدماغ. قد تحتوي على 100 مليار خلية. قد تتصل كل خلية ، تسمى الخلايا العصبية ، بعشرات الآلاف من خلايا الدماغ الأخرى.
تدعم هذه الشبكات الوظائف التي تعتبر جزءًا لا يتجزأ من حياتنا. بدون دماغ يعمل بشكل ضئيل ، سيوافق معظم الناس ، لا توجد حياة ذات معنى. لقد حاول العلم إلقاء الضوء على هذا أهم أعضائنا.
تاريخ رسم خرائط الدماغ
إن فهم الدماغ ليس كعضو واحد وموحد ، ولكن كعضو مكون من مناطق منفصلة هو مفهوم موجود منذ أكثر من 100 عام. في عام 1909 ، كتب كوربينيان برودمان ورقة بحثية تصف خريطة القشرة الدماغية ، حيث قسمت سطح الدماغ إلى 43 منطقة. قام بفصل هذه المناطق بناءً على عينات من أنسجة دماغية مقطوعة بشكل رفيع مما يدل على أنماط تلوين جسم الخلية المميزة. يمكن استخدام بنية الخلايا لتقسيم الدماغ إلى مناطق متميزة.
كانت محاولات برودمان ذات تأثير كبير. كان الربط بين البنية التشريحية ووظيفة الدماغ أمرًا فريدًا. لقد سمح بإطار عمل لتطوير حاول ربط الضرر بهياكل محددة بفقدان الوظيفة بشكل ثابت. لا تزال خريطته الأولية تساعد علماء الأعصاب على تحديد النتائج في تصوير الدماغ ، كما يمكن الحصول عليها في مكان الإصابة بالسكتة الدماغية أو الإصابة أو الورم.
رسم خرائط الدماغ اليوم
تمامًا كما قد يتم تنقيح الخرائط الأخرى بمرور الوقت ، فقد وسع العمل الإضافي من فهمنا للتنظيم الطبوغرافي لأنسجة الدماغ. تم إنشاء مشروع خريطة نشاط الدماغ لتعزيز مثل هذه التطورات. تم دعم هذا المشروع في مؤتمر نظمه Miyoung Chun من مؤسسة Kavli في لندن في سبتمبر 2011.
استمر العلماء في تطوير فهم بنية الدماغ.
في عام 2016 ، تم تقسيم الدماغ بشكل أكبر إلى 180 طردًا منفصلاً تظهر اختلافات واضحة في البنية والوظيفة والاتصال - تم وصف 97 منطقة متضمنة لأول مرة.
تم إنشاء هذه الخرائط الأحدث باستخدام تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) ، بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) ، الذي يقيس تدفق الدم استجابةً لمهام عقلية مختلفة (محددة جدًا).
يتضمن هذا النوع من الخرائط التحرك ببطء عبر سطح الدماغ حتى يتم ملاحظة تغييرات كبيرة في خاصيتين مستقلتين أو أكثر ، مما يساعد على ترسيم الحدود على الخريطة. على الرغم من أن عدد المناطق قد يكون ثابتًا ، إلا أن الأحجام تختلف من فرد إلى آخر. قد تميز هذه الاختلافات بشكل مهم القدرات المعرفية والإبداعية بالإضافة إلى المخاطر المحتملة للأمراض المرتبطة بالدماغ مثل مرض الزهايمر وباركنسون وحتى الاكتئاب.
قد يساعد تقسيم الدماغ إلى أجزاء أصغر علماء الأعصاب على تقدير كيفية عمله ككل. ومع ذلك ، قد تكون القياسات الفردية غير كاملة ، مما يوفر رؤية مضللة للدماغ ووظائفه.
يشرح رسم الخرائط أيضًا القليل عن الكيمياء الحيوية التأسيسية. وقد يفشل أيضًا في توضيح دور مجموعات صغيرة من الخلايا العصبية ، أو حتى دور واحد مهم. مع تقدم التكنولوجيا ، قد تكون هناك حاجة لجهود رسم الخرائط المتكررة.
بالإضافة إلى الاختلافات الهيكلية الظاهرة على المستوى الخلوي ، قد يكون من الممكن تنظيم أنسجة المخ بناءً على نشاطها وترابطها. بدعم سياسي واقتصادي ، تم دمج هذا المشروع في مبادرة BRAIN أوسع.
تمويل الأبحاث يدعم مبادرة BRAIN
يتطلب الكشف عن تعقيد الدماغ مستوى غير مسبوق تقريبًا من التعاون داخل المجتمع العلمي ، واستعدادًا للعمل معًا عبر الانقسامات الجيوسياسية ، وتجميع الموارد في شراكة عالمية بين القطاعين العام والخاص.
أطلق الرئيس باراك أوباما في الولايات المتحدة في 2 أبريل 2013 ، والتي أطلق عليها في الأصل اسم خريطة نشاط الدماغ ، مبادرة أبحاث الدماغ من خلال تطوير التقنيات العصبية المبتكرة (BRAIN).
تطمح مبادرة الدماغ إلى رسم خريطة لوظيفة مئات الآلاف من الخلايا العصبية في وقت واحد ، لأنها تعمل بسرعة تفكير عابر.
قبل مراجعة تطلعات هذا المشروع ، من المهم أن ندرك أن الأمريكيين ليسوا وحدهم في هذا المسعى.
في الواقع ، ينضم مشروع BRAIN إلى المبادرات العالمية الأخرى التي تشكل جزءًا من دفعة عالمية لفهم الأعمال الداخلية للدماغ بشكل كامل. في 19 سبتمبر 2016 ، تم إطلاق مبادرة الدماغ الدولية في اجتماع رافق الجمعية العامة للأمم المتحدة. خصصت مؤسسة النوم الوطنية والمعهد الوطني للصحة (NIH) داخل الولايات المتحدة موارد لتطوير ودعم المشروع.
بالإضافة إلى وضع خطة مفصلة لتوجيه البحث العلمي الضروري - بما في ذلك الجداول الزمنية والمعالم والتكاليف التقديرية - يجب الحصول على الدعم المالي والحفاظ عليه. تم تمويل مشروع رسم خرائط الدماغ ومبادرة BRAIN الأوسع في البداية بأكثر من 100 مليون دولار ومن المتوقع أن تكلف مليارات الدولارات على مدى أكثر من عقد.
إلى جانب أموال البحث العامة ، تضمنت الجهود الخاصة في رسم خرائط الدماغ الديناميكية ما يلي:
- معهد ألين لعلوم الدماغ في سياتل (ينفق 60 مليون دولار سنويًا على مدار 4 سنوات)
- معهد هوارد هيوز الطبي في فرجينيا (ينفق ما لا يقل عن 30 مليون دولار سنويًا)
- مؤسسة كافلي في أوكسنارد ، كاليفورنيا (تنفق 4 ملايين دولار سنويًا لمدة عشر سنوات)
- معهد سالك للدراسات البيولوجية في سان دييغو (تعهد 28 مليون دولار للجهود المبذولة)
تهدف مبادرة البحث التعاوني بين القطاعين العام والخاص في نهاية المطاف إلى دعم تطوير تقنيات مبتكرة يمكن أن تخلق فهمًا ديناميكيًا لوظيفة الدماغ.
الأهداف الرئيسية لمشروع BRAIN
تتمثل المهمة الأوسع لمبادرة BRAIN في "تعميق فهم الأعمال الداخلية للعقل البشري وتحسين الطريقة التي نعالج بها اضطرابات الدماغ ونمنعها وعلاجها". لتحقيق ذلك ، يجب تطوير تقنية جديدة لاستكشاف كيفية تفاعل خلايا ودوائر الدماغ ، وكشف في النهاية عن الروابط المعقدة بين وظيفة الدماغ والسلوك.
هناك العديد من الأهداف الرئيسية لهذا المشروع ، وهناك طرق لا تعد ولا تحصى يمكن تحقيقها خلال العقد المقبل.
- التكنولوجيا العصبية المتقدمة: سوف يؤدي الدعم المالي للبحوث الواعدة إلى التطور السريع للتكنولوجيا التي لا تساعدنا فقط على فهم أسس الدماغ ، ولكن أيضًا كيفية تشخيص وعلاج الاضطرابات التي تؤثر عليه. سيتطلب الابتكار والاختراقات العلمية وتطوير الأجهزة فرقًا متعددة التخصصات من المهندسين وعلماء الأعصاب.
- تسهيل التصوير الديناميكي: إذا كان التصوير الدماغي الحالي أشبه بالتصفح عبر مجموعة من الصور ، فإن التكنولوجيا الأحدث ستنتج صورًا ديناميكية ، مثل مشاهدة وظيفة الدماغ في الوقت الفعلي. يجب تطوير تقنية التصوير لتصور هذه الوظائف بدقة أعلى عبر مقاييس المكان والزمان المختلفة.
- اكتشف وظائف الدماغ: الدماغ ليس عضوا ثابتا؛ يقوم بنشاط بتسجيل ومعالجة وتخزين واسترداد واستخدام كميات هائلة من المعلومات بشكل شبه فوري. لفهم هذه القدرة ، يجب فحص الدماغ في الوقت الفعلي باستخدام طرائق محتملة متعددة ، وكثير منها غير موجود حاليًا.
- ربط السلوك بالوظيفة: يُلاحظ المظهر الخارجي لوظيفة الدماغ كسلوك. الأمر الأكثر تعقيدًا هو الطرق التي لا تعد ولا تحصى التي يمكن ملاحظة سلوك شخص ما. باستخدام النماذج الحسابية المتقدمة ، قد يكون من الممكن كشف هذه الأنماط والنماذج الرائدة لتعزيز السلوكيات المرغوبة.
- تعزيز تطبيقات المستهلك: الأجهزة الطبية التي تتفاعل مع أنسجة المخ قد تؤثر بشكل كبير على حياتنا المستقبلية ، ويجب أن تعزز اللوائح صحة المستهلكين ورفاههم. يعد تقديم هذه التقنيات للمستهلكين مع التركيز على السلامة والفعالية أمرًا أساسيًا مع تقدم هذا المجال.
إيجابيات وسلبيات مشروع رسم خرائط الدماغ
قد يبدو أن هناك فرصًا غير محدودة وإمكانات غير محدودة في مجال علم الأعصاب. بينما نقوم بتطوير المعرفة حول الدماغ ، نكتسب فهمًا وثيقًا لما يعنيه أن تكون إنسانًا. ومع ذلك ، قد يكون لمشروع رسم خرائط الدماغ بعض العيوب المحتملة.
- استنزاف الأموال: مشروع كبير مثل هذا قد يستحوذ على الدعم المالي والاهتمام من أسباب أخرى نبيلة. يمكن أن يتم قطع هذا التمويل بشكل مفاجئ من قبل الحكومة أو الوكالات غير الهادفة للربح.
- اختلاف أولويات البحث: ليس كل العلماء لديهم نفس التركيز. عندما يضطرون إلى طلب الدعم المالي ، قد يقودهم ذلك بعيدًا عن قوتهم. قد تحد الاعتبارات الأخلاقية أيضًا من التعاون ، حيث لن يشارك جميع العلماء في أبحاث الرئيسيات ، على سبيل المثال.
- الصراع وعدم التوافق: في البحث عن الحقيقة العلمية ، فإن الطريق إلى الأمام ليس واضحًا دائمًا. الشخصيات القوية جنبًا إلى جنب مع اختلاف الآراء قد تؤدي إلى تضارب الفرضيات وأولويات البحث. قد يؤدي عدم وجود توافق في الآراء بين الخبراء إلى زرع الفتنة.
- تجاهل المساهمات من الدول الصغيرة: على الرغم من أن البلدان الصناعية قد تساهم بمبلغ 300 مليون دولار في تمويل الأبحاث ، فقد لا تتمكن الدول النامية من المشاركة بالمثل في المطالبة بالمشروع. قد يتم موازنة ذلك من خلال مساهمة المرضى ، والكائنات الحية النموذجية ، والتقنيات ذات الأسعار المعقولة - ولكن فقط إذا كان هناك مقعد معروض على الطاولة.
- العلوم الأساسية مقابل التكنولوجيا التطبيقية: يتم اكتساب بعض المعرفة العلمية فقط بهدف نبيل وهو تطوير المعرفة. قد تؤدي الحوافز المالية والقدرة على إنشاء تقنية تطبيقية يمكن أن تكون مربحة إلى توجيه تركيز المسعى.
- دمج الموارد الموجودة: يعتمد هذا المشروع على عمل سابق ، ويجب أن يجد طريقة لدمج مشروع Connectome البشري الأمريكي (مع التركيز على رسم خرائط للوصلات الهيكلية والوظيفية للدماغ) ، ومشروع الاتحاد الأوروبي للدماغ البشري (مع التركيز على العلوم الأساسية لكيفية عمل الدماغ ) ، وبرنامج CBRAIN الكندي (الذي يركز على إنشاء تقنيات يمكن تطبيقها على الطب) ، من بين جهود أخرى سابقة.
لحسن الحظ ، هناك الكثير من الأمل والأمل مع استمرار هذا المشروع. سوف يدمج رسم خرائط الدماغ في النهاية قياسات متعددة ، بما في ذلك:
- سمك القشرية
- وظيفة الدماغ
- الاتصال بين المناطق
- التنظيم الطبوغرافي للخلايا
- مستويات المايلين (العزل الدهني الذي يسرع الإشارات العصبية)
توحيد الجهود البحثية ، والسماح للفرق بالتعاون وتبادل المعلومات ، لمتابعة أهداف محددة تحت شعار مشروع رسم خرائط الدماغ ، سيسمح بإحداث تطورات جوهرية في علم الأعصاب.
كلمة من Verywell
يمثل مشروع رسم خرائط الدماغ التزامًا رائعًا بتمويل التقدم في فهمنا للارتباط بين الهياكل والوظائف داخل الدماغ. ستسمح المجاهر القوية وموارد الحوسبة الفائقة وأدوات رسم خرائط الدماغ العالمية للعلماء بتسريع الاكتشاف. قد تثبت هذه التطورات أنها تمكن من تعزيز صحة الدماغ للبشرية جمعاء ، ولكن فقط إذا استمر التمويل والتعاون.