Comprender cómo funciona el cerebro es posiblemente uno de los mayores desafíos científicos de nuestro tiempo.
–Alivisatos y otros [1]
La Iniciativa BRAIN de la Casa Blanca ( Investigación del cerebro a través del avance de neurotecnologías innovadoras ) es una iniciativa de investigación colaborativa, pública y 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 comprensión dinámica de la función cerebral . [2] [3] [4] [5] [6]
Esta actividad es un Gran Desafío enfocado 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 de BRAIN y sus filiales se incluyen DARPA e IARPA , así como numerosas empresas privadas, universidades y otras organizaciones de Estados Unidos, Australia, Canadá y Dinamarca. [8]
La Iniciativa BRAIN refleja una serie de influencias que se remontan a más de una década. Algunas de ellas incluyen: reuniones de planificación en los Institutos Nacionales de Salud que condujeron al Plan de Investigación en Neurociencia del 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 sobre Neurociencia y Trastornos del Sistema Nervioso del Instituto de Medicina , 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 de Mapa de 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 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 , analizaron las posibilidades de un futuro proyecto dirigido por el gobierno. [2]
Otras influencias incluyeron el proyecto interdisciplinario "La Década de la Mente" dirigido por James L. Olds, quien actualmente es el Director Adjunto de Ciencias Biológicas en la NSF, [13] [14] y el proyecto "Revolucionando las Prótesis" 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 Director Asistente Principal de Ciencia y líder de la Iniciativa de Neurociencia de la Casa Blanca; Thomas Kalil , Director Adjunto de Tecnología e Innovación; Cristin Dorgelo , entonces Director Asistente de Grandes Desafíos, y más tarde Jefe de Gabinete de OSTP; y Carlos Peña, Director Asistente 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), en la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos (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 Asuntos Bioéticos que explorara las implicaciones éticas, legales y sociales planteadas por la iniciativa y por la neurociencia en general. El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro , el Instituto Médico Howard Hughes y la Fundación Kavli también asumieron compromisos adicionales . El NIH también anunció la creación de un grupo de trabajo del Comité Asesor del Director, dirigido por los neurocientíficos Cornelia Bargmann y William Newsome y con la participación ex officio de DARPA y NSF, para ayudar a dar forma al papel del NIH en la Iniciativa BRAIN. La NSF tenía previsto recibir asesoramiento de sus comités asesores de dirección, del Consejo Nacional de Ciencias y de una serie de reuniones que reunían a científicos en neurociencia y áreas relacionadas. [4] [5] [6]
Los informes de prensa 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 los 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 los estudios iniciales podrían realizarse en Caenorhabditis elegans , seguido de Drosophila , debido a sus circuitos neuronales comparativamente simples. Los estudios a medio plazo podrían realizarse en pez cebra , ratones y la musaraña etrusca , y los estudios finalmente se realizarían 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 matrices multielectrodo electrofisiológicas . En particular, exigieron el uso de métodos inalámbricos y no invasivos de detección de 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 esos métodos propuestos, el ADN producido enzimáticamente serviría como un "registro en cinta de teletipo" de la actividad neuronal, [1] [19] basándose en errores inducidos por iones de calcio en la codificación por la ADN polimerasa . [20] Los datos se analizarían y modelarían mediante computación a gran escala . [1] Una técnica relacionada proponía 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 está formado por: [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 dijo que el proyecto llenaría 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, sin embargo, su preocupación de que la iniciativa desviaría fondos de estudios de investigadores individuales. [3] El neurocientífico Donald Stein expresó su preocupación de que sería un error comenzar a gastar dinero en métodos tecnológicos, antes de saber exactamente qué se mediría. [4] El físico Michael Roukes argumentó en cambio que los métodos en nanotecnología están volviéndose lo suficientemente maduros 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 la neurociencia he 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 presenta una barrera técnica significativa. [25] La mayoría de los monitores de actividad cerebral de alta resolución disponibles son de uso limitado, ya que deben implantarse quirúrgicamente de manera invasiva abriendo el cráneo. [25] Se han establecido paralelismos con esfuerzos de investigación anteriores a gran escala liderados por el gobierno, incluido el mapa del genoma humano , el viaje a la luna y el desarrollo de la bomba atómica . [2]