Z każdym dniem dowiadujemy się coraz więcej o naszym mózgu. Naukowcy zgadzają się, że neuronauka jest obecnie gorącym tematem, a sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe rządzą codziennymi zadaniami. „Również w Indiach mamy więcej neuronauki niż kiedykolwiek wcześniej. Jednak nie ma lekarstwa na choroby psychiczne, takie jak demencja, zaburzenia ruchu, autyzm itp., a przepaść między badaniami a rozwiązaniami jest duża na arenie globalnej i w Indiach” – zauważyła Shona (Sumantra) Chattarji, neurobiolog i reżyser Centrum Neuronauki o Dużym Wpływie i Zastosowań Translacyjnych, CHINTA TCG.

Podczas niedawnej konferencji zorganizowanej przez ośrodek w Kalkucie dr Joshua Gordon, dyrektor Narodowego Instytutu Zdrowia Psychicznego w stanie Maryland, podzielił się kilkoma interesującymi osiągnięciami w nauce o mózgu. Jego badania skupiają się na analizie aktywności mózgu myszy, u których występują mutacje genowe mające znaczenie dla chorób psychicznych. W jego laboratorium badano modele genetyczne tych chorób z perspektywy neuronauki integracyjnej i skupiono się na zrozumieniu, w jaki sposób mutacja chorobowa prowadzi do cechy behawioralnej. Aby to osiągnąć, wykorzystuje szereg technik neuronauki, w tym obrazowanie in vivo, nagrania behawioralne w znieczuleniu i po przebudzeniu oraz optogenetykę, czyli wykorzystanie światła do kontrolowania aktywności mózgu. Jego badania mają bezpośrednie znaczenie dla schizofrenii, zaburzeń lękowych i depresji. Przez 15 lat pracował nad schizofrenią, aby zidentyfikować docelowe obszary w mózgu na poziomie molekularnym.

Mówił o wykorzystaniu skanów mózgu w stanie spoczynku. Na przykład u osób chorych na depresję po przeskanowaniu ich mózgów można zastosować algorytm komputerowy do sortowania i mapowania ich w skupiska. Różnice na mapach mogą prowadzić do lepszego zrozumienia choroby, a pacjenci mogą otrzymać różne i dostosowane do indywidualnych potrzeb leczenie. Długoterminowym celem konsorcjum SSPsyGene przy NIMH, które rozpoczęło się we wrześniu 2023 r., było zbudowanie kompleksowo opatrzonego komentarzami zasobu opisującego funkcję centralnego układu nerwowego wszystkich genów ryzyka zaburzeń neurorozwojowych i psychiatrycznych. Obecny cel inicjatywy to 100–250 genów kodujących białka.

Uzyskane dane wizualizowane za pomocą cech behawioralnych zostaną zintegrowane między modalnościami, poziomami organizacji i genami, aby stworzyć zharmonizowaną, zintegrowaną bazę wiedzy potrzebną do lepszego zrozumienia podstawowych funkcji genów i ostatecznie wyciągnięcia wniosków na temat potencjalnej wspólnej i unikalnej choroby mechanizmy.

Kolejną inicjatywą NIMH są indywidualnie mierzone fenotypy w celu osiągnięcia postępu
Tłumaczenie obliczeniowe (IMPACT) dla zdrowia psychicznego. Program ten ma na celu umożliwienie precyzyjnej oceny w psychiatrii opartej na danych, która mogłaby mieć charakter transdiagnostyczny i obejmować dwa lub więcej tradycyjnych zaburzeń. Nie można jeszcze określić dokładnego zakresu stanu psychicznego, który dotyka daną osobę. Inicjatywa ta będzie rozwijać i śledzić na przestrzeni czasu duże grupy osób o wspólnym zakresie psychopatologii, wykorzystując duże dane pacjentów. Zostanie to osiągnięte poprzez innowacyjne zadania behawioralne, środki multimodalne i metody obliczeniowe w celu udoskonalenia oceny klinicznej, poprawy rokowania i optymalizacji leczenia osób z zaburzeniami psychicznymi.

Relacje w obrębie tych danych zostaną zidentyfikowane przy użyciu narzędzi sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, takich jak modele Bayesa, które są potężnymi narzędziami w podejmowaniu decyzji. Produkt końcowy technik obliczeniowych może pomóc w podjęciu decyzji, które kroki udoskonalą diagnostykę, prowadząc do dostosowanych narzędzi oceny zdrowia psychicznego. Te rozwiązania oparte na danych mogą również pomóc w wyborze bardziej skutecznych i ukierunkowanych opcji leczenia. Poruszył kwestię inicjatywy Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN), wspólnego wysiłku badawczego na wzór projektu ludzkiego genomu, którego celem jest przyspieszenie zrozumienia ludzkiego mózgu. Jego funkcje obejmują między innymi mapowanie mózgu, zrozumienie obwodów nerwowych i przyspieszanie badań nad zaburzeniami neurologicznymi i psychiatrycznymi.

Zainicjowany w 2013 roku przez administrację Obamy projekt obejmuje współpracę naukowców, inżynierów, etyków i klinicystów z różnych dyscyplin, aby pogłębić naszą wiedzę na temat złożoności i funkcji mózgu. Oczekuje się, że inicjatywa będzie miała szerokie implikacje dla neuronauki, medycyny i technologii, potencjalnie prowadząc do przełomowych odkryć i zastosowań w przyszłości.

W grudniu naukowcy zaangażowani w projekt BRAIN uzyskali u myszy pełną mapę komórkową całego mózgu ssaków, która jest podobna do mózgu ludzkiego. Ta mapa komórkowa toruje drogę do lepszego zrozumienia ludzkiego mózgu, uznawanego za najpotężniejszy komputer na świecie. Atlas komórkowy doprowadzi także do opracowania nowej generacji precyzyjnych terapii dla osób z zaburzeniami psychicznymi. Powyższe może prowadzić do specyficznej terapii genowej w chorobie Alzheimera lub Parkinsona.

Ostatecznym celem jest leczenie chorób, ale aby zrozumieć choroby mózgu, naukowcy muszą znać dokładne funkcje normalnego mózgu, a powyższe środki będą przydatne i mogą przyspieszyć ten proces.