Vilka framsteg har BRAIN-initiativet gjort hittills?

Forskare har fortfarande mycket att lära sig om den mänskliga hjärnan – inklusive de bakomliggande orsakerna till hjärnsjukdomar som Parkinsons och Alzheimers. Att få en bättre uppfattning om hur hjärnan fungerar kan hjälpa till att avslöja bättre behandlingar. För att få igång den forskningen lanserade president Obama initiativet Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) 2013. Projektet har samlat in mer än 300 miljoner dollar i finansiering från myndigheter inklusive Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) och National Institutes of Health (NIH), såväl som universitet, företag och andra institutioner. Detta inkluderar 46 miljoner dollar i anslag som NIH tilldelade 58 projekt september förra året.

På / Av knapp

University of North Carolina forskare har hittat ett sätt att vända beteenden som att äta på och av hos möss. Dessa beteenden utlöses av kemiska signaler i hjärnan, som styrs av proteiner på ytan av neuroner. Forskare modifierade den kemiska strukturen hos dessa receptorer i labbet så att platserna bara svarar på en viss typ av förening. Forskarna kunde sedan slå på och av dessa beteenden genom att injicera föreningen i mössens hjärnor. Forskarna studerar flera receptorers aktivitet i förhållande till varandra, vilket kan hjälpa forskare att bättre förstå hjärnans roll i biologiska funktioner eller sjukdomar som Alzheimers och Parkinsons som uppstår när signalsystem inte fungerar korrekt. Arbetet beskrivs i maj Nervcell papper och stöds av ett anslag på 2,84 miljoner dollar under BRAIN-initiativet.

Ta beslut

Forskare från Princeton fick ett anslag på 1,02 miljoner dollar för att studera arbetsminnet, inklusive hur hjärnan fattar beslut baserat på bevis som den samlar in inom bara några hundra millisekunder. I en januari Natur brev, designar Carlos Brodys team ett experiment där en råtta hör klick som kommer genom högtalare placerade på dess vänstra och högra sida. Målet är att röra sig i riktning mot den högtalare som lät flest klick, förklarar a posta på NIH-webbplatsen som beskriver tekniken. Genom att studera hastigheten med vilken nervceller avfyrades i råttornas hjärnor såg forskarna att ett område av hjärnan som kallas den bakre parietalbarken var ansvarig för att samla bevis om vilken sida en råtta skulle välja. Ett annat område i hjärnan som kallas prefrontal cortex ger råttan signalen att röra sig i en viss riktning. Detta experiment utmanar några tidigare fynd som pekar på att den prefrontala cortex har en roll i att samla information för att fatta beslut.

Bättre proteser

Ett team av forskare från University of Pittsburgh, West Virginia University och Salt Lake City tillverkare av medicintekniska produkter Krusning utvecklar en protes som gör att amputerade kan känna förnimmelser som de skulle göra med en naturlig arm, tack vare sensorer implanterade i armen som registrerar elektrisk aktivitet från musklerna som finns kvar efter en amputation. När de avkodas styr dessa signaler handprotesens rörelser, förklarar Robert Gaunt, biträdande professor vid University of Pittsburgh. För att skapa känslan omvandlas sensorer i handprotesen till elektriska pulser som stimulerar neuroner nära ryggmärgen, säger han. Istället för att koppla protesen direkt till hjärnan använder forskarna kroppens perifera nervsystem. Gaunt noterar att en av begränsningarna med dagens proteser är att de bara utför en rörelse åt gången, som att öppna eller stänga en hand eller rotera en handled. Hans teams konstgjorda lem skulle utföra sex olika typer av rörelser åt gången, förutom att ge sensorisk feedback. Tekniken kan vara klar inom fyra år för patienter att testa hemma, rapporterade forskargruppen i februari. Forskningen är en del av ett DARPA-program.

Ny bildbehandling

Ett syfte med BRAIN Initiative är att utveckla nya avbildningstekniker, säger chefen för U.S. National Institute of Mental Health Thomas Insel i en blogginlägg belyser flera framsteg under initiativet hittills. En av dem är en ny metod utvecklad av forskare vid Washington University och Texas A&M University. Denna så kallade fotoakustiska mikroskopiteknik tillåter forskare att ta bilder med tillräckligt hög upplösning för att se individuella kapillärer och blodsyresättningen i en muss hjärna. Bilder tagna med traditionella mikroskop skulle bli suddiga på den nivån på grund av hur ljuset rör sig genom vävnad, förklarade forskarna i maj IEEE Puls artikel. Den nya avbildningstekniken beskrivs i mars Naturmetoder artikel. Ett anslag på 2,7 miljoner dollar från NIH finansierar forskningen.

Takeaway:

Sedan president Obama tillkännagav BRAIN Initiative 2013, har finansiering från byråer som NIH och DARPA gett tidiga resultat om beslutsfattande, avbildning och hur hjärnkretsar är involverade i vissa beteenden. Många av dessa forskningsprojekt kommer att ta år att mogna.

Har du en stor fråga? Skicka förslag till [email protected]

Dölj