Картографирование разума – исследование раскрывает секреты человеческого мозга

Недавние прорывы в области нейробиологии звучат почти как чудеса: методы нейростимуляции, которые помогают парализованным пациентам снова ходить, или имплантат, который может помочь вернуть зрение слепым.

Это лишь два из многочисленных результатов знаменательного проекта «Человеческий мозг» (HBP) , 10-летней исследовательской инициативы, финансируемой ЕС, которая значительно расширила научные познания в области человеческого мозга.

Обширная область исследований

Это один из крупнейших и самых амбициозных исследовательских проектов, когда-либо финансируемых ЕС, который недавно опубликовал комплексную 10-летнюю оценку основных достижений HBP.

Работая с 2013 по 2023 год, команда привлекла 150 учреждений и сотни исследователей из 19 стран. Но её размер и временной интервал были пропорциональны её исследовательской направленности, сказала всемирно известный нейробиолог профессор Катрин Амунтс, которая руководила этим амбициозным сотрудничеством.

«Человеческий мозг — самая сложная и интересная цель исследования, сравнимая со вселенной», — сказала она. «Нет ни одной лаборатории или даже страны, которая могла бы всесторонне изучить сложность мозга».

Вот почему, по словам Амунтса, «большим преимуществом» стало то, что исследователи HBP получили столь обширное и долгосрочное финансирование ЕС.

«В противном случае наши достижения были бы невозможны».

Помощь миллионам людей

По её словам, заболевания головного мозга представляют собой глобальную проблему, и достижения команды HBP помогут обеспечить более качественную медицинскую помощь миллионам людей.

Более 3 миллиардов человек , или более 40% населения мира, страдают неврологическими заболеваниями, что делает их основной причиной плохого здоровья и инвалидности, а также обременяет пациентов, их семьи и лиц, осуществляющих уход, во всем мире.

По мнению Амунтса, ответ кроется в дополнительных исследованиях.

«Чтобы эффективнее лечить заболевания мозга, необходимо лучше понимать, как функционирует мозг», — сказала она.

Работая на стыке нейронауки и информационных технологий, исследователи HBP пролили свет на структуру, функции и дисфункции мозга, что привело к появлению новых областей применения в медицине и технологиях.

Это уже оказало заметное практическое влияние. Были прорывы, например, в понимании зрения.

Исследователи HBP из Королевской нидерландской академии искусств и наук создали устройство, способное передавать визуальные образы непосредственно в зрительную кору головного мозга, что открывает путь к будущему революционному методу восстановления зрения.

Аналогичным образом, значительные достижения в области нейростимуляции открывают новую надежду для людей, пострадавших от паралича.

В Швейцарии группа учёных из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне разработала персонализированные модели для стимуляции спинного мозга, позволяющие пациентам с параплегией снова стоять и ходить.

Атлас мозга

По словам Амунтс, одним из главных достижений проекта стало создание атласа мозга, который она сравнивает с Google Maps для мозга.

Атлас отображает более 200 отдельных областей мозга и предоставляет многоуровневые анатомические справочные карты, вплоть до микрометрового уровня.

«Он совершенно уникален по своим характеристикам и деталям. Он позволяет исследователям увеличивать и уменьшать масштаб, чтобы увидеть, как связаны между собой различные активы мозга», — сказал Амунтс.

Этот обзор имеет решающее значение для понимания того, какие области мозга задействованы в той или иной функции, сказала она. Например, когда у пациента случился инсульт, он позволяет делиться более подробной информацией и даёт возможность более персонализированного ответа на потребности пациента.

Раздел BigBrain атласа уже использовался в крупном клиническом исследовании EPINOV во Франции, где учёные использовали персонализированные модели мозга для определения лучших целевых областей для хирургии эпилепсии. Это может улучшить жизнь миллионов пациентов с эпилепсией, которым требуется хирургическое вмешательство для облегчения симптомов.

Технология персонализации для этих моделей также была разработана в HBP исследователями из Марсельского университета.

Коммуникация мозг-компьютер

Помимо здравоохранения, исследователи HBP также оставили свой след в области искусственного интеллекта (ИИ), где прогресс идёт рука об руку с достижениями в области нейронауки. Работа команды Амунтса послужила эффективным мостом между ними.

Таким образом, новые вычислительные методы стали инструментами для исследования мозга, а наше более глубокое понимание работы мозга также способствует развитию технологий искусственного интеллекта — от нейроморфных вычислений, смоделированных по образцу человеческого мозга, до когнитивной робототехники.

«Исследования в области ИИ, искусственных нейронных сетей и нейроморфных вычислений напрямую связаны с исследованиями мозга», — сказал Амунтс. «Если мы лучше поймем, как мозг учится и функционирует, мы сможем научиться создавать более эффективные искусственные нейронные сети».

Открытый доступ

По мнению профессора Филиппа Вернье, директора Института нейронауки Париж-Сакле во Франции, «HBP стал настоящим успехом».

Вернье, который также является директором по исследованиям во Французском национальном центре научных исследований, совместно с Амунтсом возглавляет финансируемую ЕС исследовательскую инициативу под названием EBRAINS 2.0 .

Новая инициатива представляет собой открытую платформу, которая предлагает доступ ко всем цифровым инструментам, услугам и наборам данных, разработанным в рамках HBP, включая атласы мозга.

По мере продвижения десятилетней работы исследователей HBP Амунтс понял, «что нам также необходимо создать совместную цифровую платформу». Для Вернье наличие последующего исследовательского проекта, финансируемого ЕС, имеет важное значение, если научное сообщество хочет воспользоваться результатами исследований HBP.

«Важно показать, что HBP смогла произвести, и сделать это доступным для более широкого научного сообщества», — сказал он. «EBRAINS открыт для всех».

На этой платформе нейробиологи могут вводить и обмениваться данными, а также совместно работать над исследованиями мозга.

«Это может стать настоящим переломным моментом», — сказал Вернье. «Главная проблема исследований мозга — это его сложность. Чтобы справиться с этим, нам нужно объединить, собрать данные и оформить их во что-то полезное».

Меняя жизни

Подобные коллективные усилия необходимы для лучшего понимания работы мозга, а также для лечения многих заболеваний мозга, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и шизофрения.

«Используя новые инструменты, мы прокладываем путь к более качественному и персонализированному лечению этих заболеваний», — сказал Вернье.

Короче говоря, исследовательская инфраструктура EBRAINS направлена ​​на сохранение наследия HBP и внедрение новейших научных достижений в клинические испытания и больницы.

«Мозг — это увлекательное явление, и мы хотим понять его структуру и функции, но мы считаем, что на нас лежит ответственность привнести наши знания в клиническую практику и сделать жизнь пациентов лучше», — сказал Амунтс.

---

Автор Станислав Иванов

Контакты, администрация и авторы