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2017年10月23日,星期一

美国国立卫生研究院脑计划以早期发展为基础

NIH宣布了新一轮的奖项,用于可视化行动中的大脑。

美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)宣布将通过推进创新神经技术(BRAIN)计划为脑研究提供110个新奖项,总计1.69亿美元,从而使该计划的2017年投资总额达到2.6亿美元。全脑图谱,一次识别成千上万个脑细胞的能力以及创新的脑部扫描仪只是开创性工作资助的一些进步。在过去的三年中,该计划的研究进展非常迅速,以至于今年许多先前资助的单个项目将获得更多支持,以实现“大脑计划”的宏伟目标。

NIH主任弗朗西斯·科林斯(Francis S. Collins)博士说:“了解大脑处理信息的方式以及它如何存储和检索信息将有助于理解大脑健康,并最终预防脑部疾病。” “这些奖项加之已经开展的工作中,旨在为我们提供大脑中电路和网络的高分辨率图片,它们的工作方式以及可能出现问题的地方。”

BRAIN计划于2013年启动,是一项大规模的尝试,旨在推动神经科学研究的领域,并为科学家提供治疗各种脑部疾病(如阿尔茨海默氏病,精神分裂症,自闭症,癫痫病和外伤性脑损伤)所需的见识。该奖项授予在56个机构中工作的178名调查人员,这些机构分别代表了工程和心理学领域, 今年的资金 NIH将扩大开发新工具和技术的工作,以了解神经回路功能并捕捉动态的大脑动态视图。有些人直接在人脑上工作,而另一些人则测试了工具并开发了动物和计算模型,以帮助广泛的研究人员研究大脑。

“由于神经科学研究的飞速发展,BRAIN计划进入了一个新阶段,因为我们完全资助了几年前探索性的开创性项目,” NIH国家神经病学研究所所长Walter J. Koroshetz医师表示疾病和中风。 “在单个实验室中进行的富有想象力的科学仍然是BRAIN的骨干力量,但是神经科学界现在有独特的机会来承担开创性的项目,这些项目只能由科学家团队共同完成。”

新的奖项将建立在通过BRAIN计划已经取得的重大进展的基础上

细胞普查项目–大脑库存清单等等

为了完全理解大脑,研究人员需要全面了解其所有部分或细胞类型。 2014年,NIH 脑计划支持了 细胞普查试点项目。在获得资助的一年之内,一些团队表明,通过使用高通量单细胞遗传分析技术,可以一次识别出数千种脑细胞类型。例如,一组研究表明,通过使用带有DNA条码标记的微观脂肪球对活性基因进行测序, 可以在小鼠视网膜中快速找到新的和已建立的细胞类型,将光转化为神经信号的眼组织。同时另一组 表明他们可以通过同时读取每个细胞DNA的化学标签来对额叶皮层中的新神经元进行分类.

此外,这些项目还带来了一些意外的发现。在最近的寨卡病毒爆发后的一年内,一组研究人员不仅使用了高通量单细胞遗传分析技术 了解该病毒如何伤害婴儿的大脑 但是也 发现潜在的治疗方法。一些团队使用先进的基因组技术来提供新的见解 唐氏综合症精神分裂症。一组使用单细胞遗传标记来精确定位控制小鼠的大脑回路 动作情绪.

简而言之,过去需要科学家花费数年的时间现在可以在几周内完成。这些和其他方法将构成 脑计划倡议细胞普查网.

人脑

我们如何看待?当我们大脑的一部分停止工作时会发生什么?一些项目已经成功地迈出了了解人脑的第一步,这是“大脑计划”的最大挑战和最高目标。

当前的脑部扫描器很大,不舒服,声音很大,并且要求人们长时间保持静止,这使得精确地研究大脑变得困难。为了解决这些困难,一个BRAIN Initiative小组为开发旨在扫描大脑的便携式MRI机器奠定了基础。在他们的试点项目中,团队制作了可以同时发送和接收电磁信号的原型扫描仪,这将使扫描仪的体积比目前的机器小得多。 初步结果显示 扫描仪可以为人们的大脑拍照。在将来, 该小组将致力于使扫描仪更轻巧,更移动.

同时,其他项目将继续专注于开发首创的成像工具,以拍摄更详细的人脑图片。一组是 开发一种使用磁性粒子研究大脑活动的新方法 灵敏度比MRI高得多,而另一个是 旨在显着改善MRI方法,以实现更快的成像时间和更准确的人脑图片.

全脑活动图

NIH 脑计划的另一个主要目标是帮助科学家彻底绘制整个大脑的活动图。 脑计划研究人员开发了新工具来帮助研究人员做到这一点,包括工程基因和 建筑显微镜 使科学家能够观察神经元中发生的电信号。利用这些工具,科学家 目睹小鼠神经元并电飞 以响应闪烁的图像和灯光。 NIH还将支持几支科学家团队,这些科学家团队将利用这些工具在我们对脑回路控制方式的理解方面取得重大进展 回忆, 反射, 动作做决定.

脑计划的研究人员还表明,可以绘制完整的大脑图。现在有两个项目 共同提供透明的斑马鱼大脑图集. 一组绘制了斑马鱼的大脑 当鱼游动并改变方向时会射击,以响应闪烁的图像。同时,第二组使用 超高分辨率制图技术,可绘制出控制运动的鼠标大脑区域的布线图。他们的结果表明,尽管有多个邻居,神经元只能与非常特定的伙伴进行交流。通过这个项目,这两个小组希望了解大脑在这些模型生物中的工作方式,并帮助研究人员最终绘制出人类大脑的图。

美国国立卫生研究院国家心理健康研究所所长Joshua A. Gordon博士说:“请记住,我们仍处于这项雄心勃勃的工作的准备阶段。” “目的是使“大脑计划”(BRAIN Initiative)促进神经科学领域的进步,就像NIH的“人类基因组计划”为遗传学所做的那样。”

美国国立卫生研究院脑计划 由10个研究所管理,这些研究所的任务和当前研究组合补充了BRAIN计划的目标:NCCAM,NEI,NIA,NIAAA,NIBIB,NICHD,NIDA,NIDCD,NIMH和NINDS。

关于国立卫生研究院(NIH): 美国国立医学研究院(NIH)是美国的医学研究机构,包括27个研究所和中心,并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH是进行和支持基础,临床和转化医学研究的主要联邦机构,并且正在调查常见和罕见疾病的病因,治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息,请访问 www.nih.gov.

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