Comprender cómo funciona el cerebro es posiblemente uno de los mayores desafíos científicos de nuestro tiempo.
–Alivisatos et al. [1]
La Iniciativa BRAIN de la Casa Blanca ( Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies ) es una iniciativa de investigación colaborativa público-privada anunciada por la administración Obama el 2 de abril de 2013, con el objetivo de apoyar el desarrollo y la aplicación de tecnologías innovadoras que puedan crear una dinámica. comprensión 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 (OSTP) de la Casa Blanca como parte de una Iniciativa de Neurociencia más amplia de la Casa Blanca. [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).
Los participantes en BRAIN y afiliados al proyecto incluyen DARPA e IARPA , así como numerosas empresas privadas, universidades y otras organizaciones en los Estados Unidos, Australia, Canadá y Dinamarca. [8]
La Iniciativa BRAIN refleja una serie de influencias que se remontan a más de una década. Algunos de ellos incluyen: reuniones de planificación en los Institutos Nacionales de Salud que condujeron al Plan de Investigación en Neurociencia de los NIH; [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 sobre grandes desafíos del 25 de junio de 2008. en Neurociencia.; [11] años de investigaciones e informes de científicos y sociedades profesionales; y el interés del Congreso.
Una actividad importante fue el Proyecto Mapa de Actividad Cerebral . En septiembre de 2011, el biólogo 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 EE. UU., incluidos miembros de la Oficina de Política Científica y Tecnológica , y del Instituto Médico Howard Hughes y el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro , junto con representantes de Google , Microsoft , y Qualcomm , discutieron posibilidades para un futuro proyecto liderado por el gobierno. [2]
Otras influencias incluyeron el proyecto interdisciplinario "Decade of the Mind" dirigido por James L. Olds, actualmente subdirector de ciencias biológicas en NSF, [13] [14] y el proyecto "Revolutionizing Prosthetics" en DARPA , dirigido por el Dr. Geoffrey Ling y mostrado 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 dirigido por OSTP e incluyó al siguiente personal de 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 Retos, y posteriormente Jefa de Gabinete de OSTP; y Carlos Peña, Subdirector de Tecnologías Emergentes y actualmente Director de División de Dispositivos de Medicina Física y Neurológica, en la Oficina de Evaluación de Dispositivos, Centro de Dispositivos y Salud Radiológica (CDRH), de la Administración de Medicamentos y Alimentos de EE. UU. (FDA ). [16] [17]
El 2 de abril de 2013, en un evento en la Casa Blanca, el presidente Barack Obama anunció la Iniciativa BRAIN, con gastos iniciales propuestos para el año fiscal 2014 de aproximadamente 110 millones de dólares 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 explorar las implicaciones éticas, legales y sociales planteadas por la iniciativa y por la neurociencia en general. El Instituto Allen de Ciencias del Cerebro , el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación Kavli también asumieron compromisos adicionales . Los NIH también anunciaron la creación de un grupo de trabajo del Comité Asesor del Director, dirigido por los neurocientíficos Cornelia Bargmann y William Newsome y con participación ex officio de DARPA y NSF, para ayudar a dar forma al papel de los NIH en la Iniciativa BRAIN. NSF planeaba recibir asesoramiento de sus comités asesores de dirección, de la Junta Nacional de Ciencias y de una serie de reuniones que reunirían a científicos en neurociencia y áreas relacionadas. [4] [5] [6]
Los informes noticiosos dijeron que la investigación mapearía la dinámica de la actividad neuronal en ratones y otros animales [3] y, eventualmente, las decenas de miles de millones de neuronas en el cerebro humano. [18]
En un comentario científico de 2012 que describe 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 deberán desarrollarse en el curso del proyecto. [1] Indicaron que se podrían realizar estudios iniciales en Caenorhabditis elegans , seguido de Drosophila , debido a sus circuitos neuronales comparativamente simples. Se podrían realizar estudios a medio plazo en el pez cebra , los ratones y la musaraña etrusca , y en última instancia se realizarían estudios en primates y humanos. Propusieron el desarrollo de nanopartículas que podrían usarse como sensores de voltaje que detectarían potenciales de acción individuales , así como nanosondas que podrían servir como conjuntos electrofisiológicos de múltiples electrodos . En particular, pidieron el uso de métodos inalámbricos y no invasivos de detección de actividad neuronal, ya sea utilizando integración microelectrónica a muy gran escala o basados en biología sintética en lugar de microelectrónica. En uno de esos métodos propuestos, el ADN producido enzimáticamente serviría como un "registro" de la actividad neuronal, [1] [19] basado en errores inducidos por iones de calcio en la codificación de la ADN polimerasa . [20] Los datos se analizarían y modelarían mediante computación a gran escala . [1] Una técnica relacionada propuso el uso de secuenciación de ADN de alto rendimiento para mapear rápidamente la conectividad neuronal. [21]
El cronograma propuesto por el Grupo de Trabajo en 2014 es: [22]
El comité asesor es: [23]
A diciembre de 2018, el sitio web de la Iniciativa BRAIN enumera los siguientes participantes y afiliados:
Los científicos ofrecieron diferentes puntos de vista sobre el plan. El neurocientífico John Donoghue afirmó que el proyecto llenaría un vacío en la investigación en neurociencia entre, por un lado, las mediciones de actividad a nivel de regiones del cerebro utilizando métodos como la resonancia magnética funcional y, por otro lado, las mediciones a nivel de células individuales . [3] Sin embargo, el psicólogo Ed Vul expresó su preocupación de que la iniciativa desviaría fondos de los estudios de investigadores individuales. [3] El neurocientífico Donald Stein expresó su preocupación de que sería un error comenzar gastando dinero en métodos tecnológicos, antes de saber exactamente qué se mediría. [4] El físico Michael Roukes argumentó en cambio que los métodos en nanotecnología se están volviendo lo suficientemente maduros como para hacer el momento adecuado para un mapa de actividad cerebral. [4] El neurocientífico Rodolfo Llinás declaró en la primera reunión de Rockefeller “Es magnífico lo que ha sucedido aquí, nunca antes en la neurociencia había visto tanta unidad en un propósito tan glorioso”. [24]
Los proyectos enfrentan grandes desafíos logísticos. Los neurocientíficos estimaron que el proyecto generaría 300 exabytes de datos cada año, lo que representaría una barrera técnica importante. [25] La mayoría de los monitores de actividad cerebral de alta resolución disponibles son de uso limitado, ya que deben implantarse quirúrgicamente de forma invasiva abriendo el cráneo. [25] Se han establecido paralelos con anteriores esfuerzos de investigación a gran escala dirigidos por el gobierno, incluido el mapa del genoma humano , el viaje a la luna y el desarrollo de la bomba atómica . [2]