Contente
- O que é mapeamento cerebral?
- O financiamento da pesquisa apóia a iniciativa BRAIN
- Objetivos Chave do Projeto BRAIN
- Os prós e contras do projeto de mapeamento cerebral
O que é mapeamento cerebral?
Faça uma pausa para considerar o cérebro. Pode conter 100 bilhões de células. Cada célula, chamada de neurônio, pode se conectar a dezenas de milhares de outras células cerebrais.
Essas redes oferecem suporte a funções que fazem parte de nossas vidas. Sem um cérebro funcionando minimamente, a maioria concordaria, não há vida significativa. A ciência tentou iluminar o mais vital de nossos órgãos.
A história do mapeamento cerebral
Entender o cérebro não como um órgão único e uniforme, mas como um órgão composto de regiões distintas, é um conceito que existe há mais de 100 anos. Em 1909, Korbinian Brodmann escreveu um artigo descrevendo um mapa do córtex cerebral, dividindo a superfície do cérebro em 43 áreas. Ele separou essas regiões com base em amostras de tecido cerebral finamente cortado, demonstrando padrões distintos de coloração do corpo celular. A arquitetura das células pode ser usada para dividir o cérebro em áreas distintas.
As tentativas de Brodmann foram extremamente influentes. Correlacionar a estrutura anatômica com a função cerebral era algo único. Isso permitiu o desenvolvimento de uma estrutura que tentava vincular os danos a estruturas específicas à perda consistente de função. Seu mapa inicial ainda ajuda os neurocientistas a localizar descobertas em imagens do cérebro, como podem ser obtidas em casos de acidente vascular cerebral, lesão traumática ou tumor.
Mapeamento do cérebro hoje
Assim como outros mapas podem ser refinados ao longo do tempo, trabalhos adicionais expandiram nossa compreensão da organização topográfica dos tecidos cerebrais. O projeto Brain Activity Map foi criado para promover esses avanços. Este projeto foi patrocinado em uma conferência organizada por Miyoung Chun da Fundação Kavli em Londres em setembro de 2011.
Os cientistas continuaram a avançar na compreensão da estrutura do cérebro.
Em 2016, o cérebro foi subdividido em 180 parcelas separadas, mostrando diferenças claras na estrutura, função e conectividade - 97 áreas incluídas foram descritas pela primeira vez.
Esses mapas mais recentes são construídos com o uso de técnicas de imagem por ressonância magnética (MRI), incluindo MRI funcional (fMRI), que mede o fluxo de sangue em resposta a diferentes tarefas mentais (muito específicas).
Esse tipo de mapeamento envolve mover-se lentamente pela superfície do cérebro até que mudanças significativas sejam notadas em duas ou mais propriedades independentes, ajudando a delinear as fronteiras no mapa. Embora o número de áreas possa ser consistente, os tamanhos variam de indivíduo para indivíduo. Essas diferenças podem distinguir de maneira importante as habilidades cognitivas e criativas, bem como o risco potencial de doenças relacionadas ao cérebro, como Alzheimer, Parkinson e até mesmo depressão.
Dividir o cérebro em pedaços menores pode ajudar os neurocientistas a avaliar como ele funciona como um todo. No entanto, medições únicas podem se revelar incompletas, fornecendo uma visão enganosa do cérebro e de sua função.
O mapeamento também explica pouco sobre a bioquímica que é fundamental. Também pode falhar em elucidar o papel de pequenos grupos de neurônios, ou mesmo de neurônios únicos importantes. Conforme a tecnologia avança, esforços repetidos de mapeamento podem ser necessários.
Além das diferenças estruturais aparentes em um nível celular, pode ser possível organizar os tecidos do cérebro com base em sua atividade e interconexões. Com apoio político e econômico, este projeto foi dobrado em uma Iniciativa BRAIN mais ampla.
O financiamento da pesquisa apóia a iniciativa BRAIN
Desvendar a complexidade do cérebro requer um nível quase sem precedentes de cooperação dentro da comunidade científica, uma vontade de trabalhar juntos através das divisões geopolíticas e um agrupamento de recursos em uma parceria público-privada global.
Originalmente apelidado de Mapa de Atividade Cerebral, a Iniciativa Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) foi lançada pelo presidente Barack Obama nos Estados Unidos em 2 de abril de 2013.
A BRAIN Initiative aspira a mapear a função de centenas de milhares de neurônios simultaneamente, pois eles funcionam na velocidade de um pensamento fugaz.
Antes de revisar as aspirações desse projeto, é importante reconhecer que os americanos não estão sozinhos nessa empreitada.
Na verdade, o projeto BRAIN se junta a outras iniciativas mundiais que fazem parte de um esforço global para compreender mais plenamente o funcionamento interno do cérebro. Em 19 de setembro de 2016, a International Brain Initiative foi lançada em uma reunião que acompanha a Assembleia Geral das Nações Unidas. A National Sleep Foundation e o National Institute of Health (NIH) nos EUA comprometeram recursos para desenvolver e apoiar o projeto.
Além do desenvolvimento de um plano detalhado para orientar a pesquisa científica necessária - incluindo cronogramas, marcos e custos estimados -, o apoio financeiro deve ser adquirido e mantido. O projeto Brain Mapping e a iniciativa BRAIN mais ampla foram inicialmente financiados com mais de US $ 100 milhões e deve custar bilhões de dólares em mais de uma década.
Além do dinheiro público de pesquisa, os esforços privados no mapeamento dinâmico do cérebro incluíram:
- Allen Institute for Brain Science em Seattle (gastando US $ 60 milhões anualmente durante 4 anos)
- Howard Hughes Medical Institute na Virgínia (gastando pelo menos US $ 30 milhões anualmente)
- Fundação Kavli em Oxnard, Califórnia (gastando US $ 4 milhões anualmente durante dez anos)
- Salk Institute for Biological Studies em San Diego (comprometendo US $ 28 milhões para os esforços)
A iniciativa de pesquisa colaborativa público-privada tem, em última análise, o objetivo de apoiar o desenvolvimento de tecnologias inovadoras que podem criar uma compreensão dinâmica da função cerebral.
Objetivos Chave do Projeto BRAIN
A missão mais ampla da Iniciativa BRAIN é "aprofundar a compreensão do funcionamento interno da mente humana e melhorar a forma como tratamos, prevenimos e curamos distúrbios do cérebro". Para conseguir isso, uma nova tecnologia deve ser desenvolvida para explorar como as células e os circuitos do cérebro interagem, revelando em última análise as ligações complexas entre a função e o comportamento do cérebro.
Existem vários objetivos principais neste projeto, e uma miríade de maneiras de realizá-los na próxima década.
- Neurotecnologia avançada: O apoio financeiro de pesquisas promissoras levará ao rápido desenvolvimento de tecnologia que não apenas nos ajudará a entender os fundamentos do cérebro, mas também a diagnosticar e tratar distúrbios que o afetam. A inovação, os avanços científicos e o avanço dos dispositivos exigirão equipes multidisciplinares de engenheiros e neurocientistas.
- Facilite a imagem dinâmica: Se a imagem do cérebro atual é como folhear uma pilha de fotos, a tecnologia mais recente produzirá imagens dinâmicas, como observar uma função cerebral em tempo real. A tecnologia de imagem deve ser avançada para visualizar essas funções em alta resolução em diferentes escalas de espaço e tempo.
- Explore a funcionalidade do cérebro: O cérebro não é um órgão estático; ele registra, processa, armazena, recupera e usa ativamente grandes quantidades de informações quase que instantaneamente. Para compreender essa capacidade, o cérebro deve ser investigado em tempo real com múltiplas modalidades potenciais, muitas das quais não existem atualmente.
- Comportamento do link para função: A manifestação externa da função cerebral é observada como um comportamento. O que é mais complicado são as inúmeras maneiras pelas quais alguém pode se comportar. Com o uso de modelos computacionais avançados, pode ser possível desvendar esses padrões e modelos pioneiros para aprimorar os comportamentos desejados.
- Aprimore os aplicativos do consumidor: Dispositivos médicos que interagem com o tecido cerebral podem afetar profundamente nossas vidas futuras e a regulamentação deve promover a saúde e o bem-estar dos consumidores. Levar essas tecnologias aos consumidores com um olhar voltado para a segurança e a eficácia é fundamental à medida que o campo avança.
Os prós e contras do projeto de mapeamento cerebral
Pode parecer que existem oportunidades ilimitadas e potencial ilimitado no campo da neurociência. À medida que avançamos no conhecimento sobre o cérebro, adquirimos uma compreensão íntima do que significa ser humano. No entanto, o Brain Mapping Project pode ter algumas desvantagens potenciais.
- Dreno de dinheiro: Um grande projeto como este pode desviar o apoio financeiro e a atenção de outras causas nobres. Esse financiamento pode ser cortado abruptamente por agências governamentais ou sem fins lucrativos.
- Diferentes prioridades de pesquisa: Nem todos os cientistas têm o mesmo foco. Quando são forçados a buscar apoio financeiro, isso pode desviá-los de seus pontos fortes. Considerações éticas também podem limitar a cooperação, já que nem todos os cientistas participarão de pesquisas com primatas, por exemplo.
- Conflito e falta de consenso: Na busca da verdade científica, o caminho a seguir nem sempre é claro. Personalidades fortes combinadas com diferenças de opinião podem levar a hipóteses e prioridades de pesquisa conflitantes. Essa falta de consenso entre os especialistas pode semear discórdia.
- Ignorando contribuições de países menores: Embora os países industrializados possam contribuir com US $ 300 milhões em financiamento de pesquisa, os países em desenvolvimento podem não ser capazes de reivindicar o projeto de forma semelhante. Isso pode ser contrabalançado por pacientes contribuintes, organismos-modelo e tecnologias acessíveis - mas apenas se houver um assento oferecido à mesa.
- Ciência básica vs. tecnologia aplicada: Algum conhecimento científico é obtido unicamente com o nobre objetivo de avançar o conhecimento. Incentivos financeiros e a capacidade de criar uma tecnologia aplicada que pode ser lucrativa podem desviar o foco do empreendimento.
- Integrando recursos existentes: Este projeto baseia-se no trabalho anterior e tem de encontrar uma maneira de integrar o Projeto Conectoma Humano dos EUA (com foco no mapeamento das conexões estruturais e funcionais do cérebro), o Projeto Cérebro Humano da União Europeia (com foco na ciência básica de como o cérebro funciona ), e o programa CBRAIN do Canadá (com foco na criação de tecnologias que podem ser aplicadas à medicina), entre outros esforços anteriores.
Felizmente, há muitas promessas e motivos para esperança à medida que este projeto continua. O mapeamento do cérebro acabará por integrar várias medições, incluindo:
- Espessura cortical
- Função cerebral
- Conectividade entre regiões
- Organização topográfica das células
- Níveis de mielina (isolamento de gordura que acelera a sinalização neural)
A unificação dos esforços de pesquisa, permitindo que as equipes colaborem e troquem informações, para perseguir objetivos específicos sob a bandeira do Projeto de Mapeamento do Cérebro permitirá avanços substanciais na neurociência.
Uma palavra de Verywell
O Brain Mapping Project representa um compromisso notável para financiar o progresso em nossa compreensão da correlação entre estruturas e funções dentro do cérebro. Microscópios poderosos, recursos de supercomputação e ferramentas universais de mapeamento cerebral permitirão aos cientistas acelerar a descoberta. Esses avanços podem permitir a melhoria da saúde do cérebro para toda a humanidade, mas apenas se o financiamento e a cooperação forem mantidos.