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Articulo de referencia

Iniciativa BRAIN

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Comprender cómo funciona el cerebro es, sin duda, uno de los mayores retos científicos de nuestro tiempo.

— Alivisatos et al. [ 1 ]

La Iniciativa BRAIN de la Casa Blanca ( Investigación Cerebral mediante el Avance de Neurotecnologías Innovadoras ) es una iniciativa de investigación colaborativa público-privada anunciada por la segunda administración Obama el 2 de abril de 2013, cuyo objetivo principal es apoyar el desarrollo y la aplicación de tecnologías innovadoras que puedan crear una comprensión dinámica de la función cerebral . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Esta actividad es un Gran Desafío centrado en revolucionar nuestra comprensión del cerebro humano, y fue desarrollada por la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca (OSTP) como parte de una Iniciativa de Neurociencia de la Casa Blanca más amplia . [ 7 ] Inspirado en el Proyecto Genoma Humano , BRAIN tiene como objetivo ayudar a los investigadores a descubrir los misterios de los trastornos cerebrales , como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson , la depresión y la lesión cerebral traumática (LCT).

Entre los participantes y afiliados del proyecto BRAIN se encuentran DARPA , IARPA , así como numerosas empresas privadas, universidades y otras organizaciones en Estados Unidos, Australia, Canadá y Dinamarca. [ 8 ]

Fondo

La Iniciativa BRAIN refleja varias influencias que se remontan a más de una década. Algunas de ellas incluyen: reuniones de planificación en los Institutos Nacionales de Salud que llevaron al Plan Maestro de los NIH para la Investigación en Neurociencia; [ 9 ] talleres en la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) sobre cognición , neurociencia y ciencia convergente , incluido un informe de 2006 sobre "Grandes Desafíos de la Mente y el Cerebro"; [ 10 ] informes del Consejo Nacional de Investigación y el Foro del Instituto de Medicina sobre Neurociencia y Trastornos del Sistema Nervioso, incluido "De las Moléculas a la Mente: Desafíos para el Siglo XXI", un informe de un Taller del 25 de junio de 2008 sobre Grandes Desafíos en Neurociencia; [ 11 ] años de investigación e informes de científicos y sociedades profesionales; e interés del Congreso.

Una actividad importante fue el Proyecto Mapa de la Actividad Cerebral . En septiembre de 2011, la bióloga molecular Miyoung Chun de la Fundación Kavli organizó una conferencia en Londres, en la que los científicos presentaron por primera vez la idea de un proyecto de este tipo. [ 4 ] [ 12 ] En reuniones posteriores, científicos de laboratorios del gobierno de los Estados Unidos, incluidos miembros de la Oficina de Política Científica y Tecnológica , así como del Instituto Médico Howard Hughes y el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro , junto con representantes de Google , Microsoft y Qualcomm , discutieron las posibilidades de un futuro proyecto liderado por el gobierno. [ 2 ]

Otras influencias incluyeron el proyecto interdisciplinario "Década de la Mente" dirigido por James L. Olds, quien actualmente es el Subdirector de Ciencias Biológicas en la NSF, [ 13 ] [ 14 ] y el proyecto "Revolucionando las Prótesis" en DARPA , dirigido por el Dr. Geoffrey Ling y presentado en 60 Minutes en abril de 2009. [ 15 ]

El desarrollo del plan para la Iniciativa BRAIN dentro de la Oficina Ejecutiva del Presidente (EOP) fue liderado por la OSTP e incluyó al siguiente personal de la EOP: Philip Rubin , entonces Subdirector Principal de Ciencia y líder de la Iniciativa de Neurociencia de la Casa Blanca; Thomas Kalil , Subdirector de Tecnología e Innovación; Cristin Dorgelo , entonces Subdirectora de Grandes Desafíos y posteriormente Jefa de Gabinete en la OSTP; y Carlos Peña, Subdirector de Tecnologías Emergentes y actualmente Director de la División de Dispositivos de Medicina Neurológica y Física, en la Oficina de Evaluación de Dispositivos, Centro de Dispositivos y Salud Radiológica (CDRH), en la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (FDA). [ 16 ] [ 17 ]

Historia

Anuncio

El Dr. Francis Collins, director de los NIH , y el presidente Barack Obama anuncian la Iniciativa BRAIN.

El 2 de abril de 2013, en un evento en la Casa Blanca, el presidente Barack Obama anunció la Iniciativa BRAIN, con un presupuesto inicial propuesto para el año fiscal 2014 de aproximadamente 110 millones de dólares provenientes de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] El presidente también ordenó a la Comisión Presidencial para el Estudio de Cuestiones Bioéticas que explorara las implicaciones éticas, legales y sociales que plantea la iniciativa y la neurociencia en general. El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro , el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación Kavli también realizaron compromisos adicionales . Los NIH también anunciaron la creación de un grupo de trabajo del Comité Asesor del Director, liderado por los neurocientíficos Cornelia Bargmann y William Newsome , con participación ex officio de DARPA y NSF, para ayudar a definir el papel de los NIH en la Iniciativa BRAIN. Además, la NSF planeaba recibir asesoramiento de sus comités asesores de la dirección, del Consejo Nacional de Ciencias y de una serie de reuniones que congregaron a científicos en neurociencia y áreas relacionadas. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]

Archivo NeMO

El Archivo Multiómico de Neurociencia (Archivo NeMO) sirve como repositorio principal de datos genómicos de la Iniciativa BRAIN. [ 18 ]

En abril de 2025, NeMO Archive, junto con al menos otros 33 archivos en línea, publicó un aviso en su sitio que decía: "Este repositorio está siendo revisado para una posible modificación en cumplimiento con las directivas de la Administración" como resultado de la Orden Ejecutiva 14168. El investigador principal confirmó que NeMO Archive estaba atendiendo las solicitudes de los NIH "para mejorar nuestras medidas de seguridad para proteger los datos humanos" y anticipó que la revisión en curso continuaría "durante algún tiempo". [ 19 ]

Enfoques experimentales

Según informes de prensa, la investigación pretende mapear la dinámica de la actividad neuronal en ratones y otros animales [ 3 ] y, eventualmente, en las decenas de miles de millones de neuronas del cerebro humano. [ 20 ]

En un comentario científico de 2012 que describía planes experimentales para un proyecto más limitado, Alivisatos et al. describieron una variedad de técnicas experimentales específicas que podrían usarse para lograr lo que denominaron un " conectoma funcional ", así como nuevas tecnologías que tendrían que desarrollarse en el curso del proyecto. [ 1 ] Entre otras cosas, indicaron que los estudios iniciales podrían realizarse en Caenorhabditis elegans , seguidos de Drosophila , debido a sus circuitos neuronales comparativamente simples. Además, los estudios a medio plazo podrían realizarse en pez cebra , ratones y la musaraña etrusca , con estudios posteriores que finalmente se llevarían a cabo en primates y humanos. Propusieron el desarrollo de nanopartículas que podrían servir como sensores de voltaje para detectar potenciales de acción individuales , así como nanosondas que podrían funcionar como matrices de multielectrodos electrofisiológicos . En particular, abogaron por el uso de métodos inalámbricos y no invasivos para detectar la actividad neuronal, ya sea mediante la integración microelectrónica a gran escala o basándose en la biología sintética en lugar de la microelectrónica. En uno de estos métodos propuestos, el ADN producido enzimáticamente serviría como un "registro continuo" de la actividad neuronal, [ 1 ] [ 21 ] basado en errores inducidos por iones de calcio en la codificación de la ADN polimerasa . [ 22 ] Finalmente, los datos obtenidos se analizarían y modelarían mediante computación a gran escala . [ 1 ] Además, una técnica relacionada propuso el uso de secuenciación de ADN de alto rendimiento para mapear rápidamente la conectividad neuronal. [ 23 ]

Cronología

En 2014, el Grupo de Trabajo propuso el siguiente cronograma: [ 24 ]

  • 2016–2020: desarrollo y validación de la tecnología
  • 2020–2025: aplicación de esas tecnologías de forma integrada, con el objetivo de lograr nuevos descubrimientos fundamentales sobre el cerebro humano.

Grupo de trabajo

El comité asesor es: [ 25 ]

Participantes

A diciembre de 2018, el sitio web de la Iniciativa BRAIN enumera a los siguientes participantes y afiliados:

Reacciones

Varios científicos ofrecieron puntos de vista diferentes sobre el plan. El neurocientífico John Donoghue afirmó que el proyecto tiene el potencial de llenar un vacío en la investigación neurocientífica entre, por un lado, las mediciones de actividad a nivel de regiones cerebrales utilizando métodos como fMRI , y, por otro lado, las mediciones a nivel de células individuales . [ 3 ] El psicólogo Ed Vul expresó su preocupación, sin embargo, de que la iniciativa desviaría fondos de estudios de investigadores individuales. [ 3 ] El neurocientífico Donald Stein expresó su preocupación, creyendo que sería un error iniciar el proyecto asignando recursos financieros al desarrollo de diferentes métodos tecnológicos antes de delinear específicamente qué actividades y parámetros neurológicos se medirían exactamente. [ 4 ] Por otro lado, el físico Michael Roukes argumentó que los métodos de investigación en nanotecnología han estado evolucionando constantemente y ya se han desarrollado lo suficiente como para que sea el momento adecuado para un mapa de actividad cerebral. [ 4 ] El neurocientífico Rodolfo Llinás declaró en la primera reunión de Rockefeller: «Lo que ha sucedido aquí es magnífico, nunca antes en neurociencia había visto tanta unidad en un propósito tan glorioso». [ 26 ]

Los proyectos enfrentan grandes desafíos logísticos. Los neurocientíficos estimaron que el proyecto generaría 300 exabytes de datos anualmente, lo que representa una barrera técnica significativa. [ 27 ] La mayoría de los monitores de actividad cerebral de alta resolución disponibles tienen un uso limitado, ya que requieren implantación quirúrgica invasiva con apertura del cráneo. [ 27 ] Se han establecido paralelismos con esfuerzos de investigación gubernamentales a gran escala anteriores, incluyendo el mapa del genoma humano , el viaje a la luna y el desarrollo de la bomba atómica . [ 2 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 3 4 Alivisatos, A. Paul; Chun, Miyoung; Church, George M.; Greenspan, Ralph J.; Roukes, Michael L.; Yuste, Rafael (junio de 2012). "El proyecto del mapa de actividad cerebral y el desafío de la conectómica funcional" . Neuron . 74 (6): 970– 974. doi : 10.1016/j.neuron.2012.06.006 . PMC 3597383. PMID 22726828 .  
  2. 1 2 3 Markoff, John (18 de febrero de 2013). "Obama busca impulsar el estudio del cerebro humano" . New York Times . Recuperado el 18 de febrero de 2013 .
  3. 1 2 3 4 Szalavitz, Maia (19 de febrero de 2013). "Mapa cerebral: el presidente Obama propone la primera guía detallada de la función del cerebro humano" . Time . Recuperado el 19 de febrero de 2013 .
  4. 1 2 3 4 5 6 Markoff, John; Gorman, James (2 de abril de 2013). "Obama presentará una iniciativa para mapear el cerebro humano" . New York Times . Recuperado el 2 de abril de 2013 .
  5. 1 2 3 Fox, Maggie (2 de abril de 2013). "La Casa Blanca propone un proyecto de mapeo cerebral" . NBC News . Archivado del original el 4 de agosto de 2020. Recuperado el 2 de abril de 2013 .
  6. 1 2 3 "Hoja informativa: Iniciativa BRAIN" . Oficina del Secretario de Prensa de la Casa Blanca. 2 de abril de 2013. Recuperado el 2 de abril de 2013 .
  7. ↑ "Iniciativa de Neurociencia de la Casa Blanca" . Oficina de Política Científica y Tecnológica . Recuperado el 7 de mayo de 2015 – a través de los Archivos Nacionales .
  8. 1 2 "Participantes" . La Iniciativa BRAIN . Archivado del original el 12 de noviembre de 2021. Recuperado el 13 de mayo de 2019 .
  9. ↑ "Plan de acción de los NIH para la investigación en neurociencia" . nih.gov . Institutos Nacionales de la Salud . Consultado el 7 de mayo de 2015 .
  10. ↑ "Informe de la NSF sobre los grandes desafíos de la mente y el cerebro" . Publicación de la NSF . NSF . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  11. ↑ "Taller sobre los grandes desafíos en neurociencia" . Instituto de Medicina . Academias Nacionales de Ciencias. Archivado del original el 21 de febrero de 2011. Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  12. ↑ Johnson, Carolyn (5 de abril de 2013). "Científicos locales del equipo ideal para el mapeo cerebral reflexionan sobre los desafíos y las oportunidades" . Boston Globe . Consultado el 11 de abril de 2013 .
  13. ↑ Olds, James L. (Abr–Jun 2011). " Por una década internacional de la mente" . The Malaysian Journal of Medical Studies . 18 (2): 1– 2. PMC 3216206. PMID 22135580 .  
  14. ↑ "La NSF selecciona a James Olds para dirigir la Dirección de Ciencias Biológicas" . NSF.gov . NSF . Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  15. ↑ "El brazo biónico del Pentágono" . CBS News . 10 de abril de 2009. Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  16. ↑ "Personal de la OSTP de la Casa Blanca" . Oficina de Política Científica y Tecnológica . Recuperado el 9 de mayo de 2015 – a través de los Archivos Nacionales .
  17. ↑ "Brain Grand Challenges Conference" . IEEE EMBS . IEEE. Archivado del original el 3 de diciembre de 2015. Consultado el 9 de mayo de 2015 .
  18. ↑ "Archivo NeMO - Acerca de" .
  19. ↑ Voyles Askham, Angie (9 de abril de 2025). "Los repositorios de datos humanos de EE. UU. están 'bajo revisión' por descriptores de identidad de género" . The Transmitter: Neuroscience News and Perspectives . Recuperado el 30 de mayo de 2025 .
  20. Según una estimación reciente, el cerebro humano tiene un promedio de 86 mil millones de neuronas. Fuente: ¿Cuántas neuronas componen un cerebro humano? Miles de millones menos de lo que pensábamos . Notas y teorías. The Guardian . 28 de febrero de 2012.
  21. ↑ Kording, Konrad (diciembre de 2011). "De tostadoras y cintas de teletipo molecular" . PLOS Computational Biology . 7 (12) e1002291. Bibcode : 2011PLSCB...7E2291K . doi : 10.1371/journal.pcbi.1002291 . PMC 3248391. PMID 22219716 .  
  22. ↑ Zamft, Bradley Michael; Marblestone, Adam H.; Kording, Konrad ; Schmidt, Daniel; Martin-Alarcon, Daniel; Tyo, Keith; Boyden, Edward S.; Church, George (agosto de 2012). "Medición de paisajes de fidelidad de la ADN polimerasa dependiente de cationes mediante secuenciación profunda" . PLOS ONE . 7 (8) e43876. Bibcode : 2012PLoSO...743876Z . doi : 10.1371/journal.pone.0043876 . PMC 3425509. PMID 22928047 .  
  23. ↑ Zador, Anthony M.; Dubnau, Joshua; Oyibo, Hassana K.; Zhan, Huiqing; Cao, Gang; Peikon, Ian D. (2012). " Secuenciando el conectoma" . PLOS Biology . 10 (10) e1001411. doi : 10.1371/journal.pbio.1001411 . PMC 3479097. PMID 23109909 .  
  24. ↑ "Los NIH adoptan una visión científica audaz de 12 años para la Iniciativa BRAIN" . Institutos Nacionales de la Salud (NIH) . 16 de julio de 2015. Archivado del original el 5 de enero de 2016.
  25. ↑ "Comité Asesor del Director" (PDF) . Grupo de Trabajo de Investigación Cerebral mediante el Avance de Neurotecnologías Innovadoras (BRAIN) . Institutos Nacionales de Salud. Archivado del original (PDF) el 24 de abril de 2013. Consultado el 14 de abril de 2013 .
  26. ↑ Wadman, Meredith (2016-09-20). "Grandes sueños surgen para grandes proyectos de ciencia cerebral" . Science | AAAS . Recuperado el 22 de mayo de 2019 .
  27. 1 2 Markoff, John (26 de febrero de 2013). "Conectando los puntos neuronales" . New York Times . Recuperado el 27 de febrero de 2013 .

Lecturas adicionales

  • doi : 10.1038/s41592-018-0210-0 "El impacto de la Iniciativa BRAIN de los NIH", editorial de Nature Methods , noviembre de 2018.
  • Sitio web oficial