เนื้อหา
- Brain Mapping คืออะไร?
- ทุนการวิจัยสนับสนุนความคิดริเริ่มของสมอง
- เป้าหมายหลักของโครงการ BRAIN
- ข้อดีและข้อเสียของโครงการ Brain Mapping
Brain Mapping คืออะไร?
หยุดชั่วครู่เพื่อพิจารณาสมอง อาจประกอบด้วยเซลล์ 100 พันล้านเซลล์ เซลล์แต่ละเซลล์เรียกว่าเซลล์ประสาทอาจเชื่อมต่อกับเซลล์สมองอื่น ๆ นับหมื่นเซลล์
เครือข่ายเหล่านี้รองรับฟังก์ชันที่สำคัญในชีวิตของเรา หากไม่มีสมองที่ทำงานน้อยที่สุดส่วนใหญ่ก็ยินยอมก็ไม่มีชีวิตที่มีความหมาย วิทยาศาสตร์พยายามที่จะส่องสว่างอวัยวะที่สำคัญที่สุดของเรา
ประวัติความเป็นมาของการทำแผนที่สมอง
การทำความเข้าใจเกี่ยวกับสมองไม่ใช่เป็นอวัยวะเดียว แต่เป็นอวัยวะที่ประกอบด้วยส่วนที่ไม่ต่อเนื่องเป็นแนวคิดที่มีมานานกว่า 100 ปี ในปี 1909 Korbinian Brodmann ได้เขียนบทความเกี่ยวกับแผนที่ของเปลือกสมองโดยแบ่งพื้นผิวของสมองออกเป็น 43 พื้นที่ เขาแยกบริเวณเหล่านี้โดยอาศัยตัวอย่างเนื้อเยื่อสมองที่ถูกตัดบาง ๆ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงรูปแบบการย้อมสีของเซลล์ที่แตกต่างกัน โครงสร้างของเซลล์สามารถใช้เพื่อแบ่งสมองออกเป็นส่วนต่างๆ
ความพยายามของ Brodmann มีอิทธิพลอย่างมาก ในการเชื่อมโยงโครงสร้างทางกายวิภาคกับการทำงานของสมองนั้นไม่เหมือนใคร อนุญาตให้มีการพัฒนากรอบการทำงานที่พยายามเชื่อมโยงความเสียหายกับโครงสร้างเฉพาะกับการสูญเสียฟังก์ชันที่สอดคล้องกัน แผนที่เริ่มต้นของเขายังคงช่วยให้นักประสาทวิทยาสามารถระบุสิ่งที่ค้นพบไปสู่การสร้างภาพของสมองได้เช่นเดียวกับที่อาจได้รับในการตั้งค่าของโรคหลอดเลือดสมองการบาดเจ็บที่บาดแผลหรือเนื้องอก
Brain Mapping วันนี้
เช่นเดียวกับแผนที่อื่น ๆ อาจได้รับการขัดเกลาเมื่อเวลาผ่านไปงานเพิ่มเติมได้ขยายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการจัดโครงสร้างของเนื้อเยื่อในสมอง โครงการแผนที่กิจกรรมสมองถูกสร้างขึ้นเพื่อส่งเสริมความก้าวหน้าดังกล่าว โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนในการประชุมที่จัดโดย Miyoung Chun จาก The Kavli Foundation ในลอนดอนในเดือนกันยายน 2554
นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างของสมองอย่างต่อเนื่อง
ในปี 2559 สมองถูกแบ่งย่อยออกเป็น 180 ชิ้นที่แยกจากกันซึ่งแสดงถึงความแตกต่างที่ชัดเจนในโครงสร้างหน้าที่และการเชื่อมต่อ -97 ซึ่งรวมถึงพื้นที่ที่รวมไว้เป็นครั้งแรก
แผนที่ใหม่กว่านี้สร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) รวมถึง MRI (fMRI) ที่ใช้งานได้ซึ่งจะวัดการไหลเวียนของเลือดเพื่อตอบสนองต่องานทางจิตที่แตกต่างกัน (เฉพาะเจาะจงมาก)
การทำแผนที่ประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่อย่างช้าๆบนพื้นผิวของสมองจนกว่าจะมีการสังเกตการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในคุณสมบัติอิสระสองอย่างหรือมากกว่าซึ่งช่วยในการกำหนดเส้นขอบบนแผนที่ แม้ว่าจำนวนพื้นที่อาจจะเท่ากัน แต่ขนาดก็แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล ความแตกต่างเหล่านี้อาจแยกความแตกต่างของความสามารถในการรับรู้และความคิดสร้างสรรค์รวมทั้งความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นกับโรคที่เกี่ยวข้องกับสมองเช่นโรคอัลไซเมอร์พาร์กินสันและแม้แต่โรคซึมเศร้า
การแบ่งสมองออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ อาจช่วยให้นักประสาทวิทยาเห็นคุณค่าของการทำงานโดยรวม อย่างไรก็ตามการวัดเพียงครั้งเดียวอาจพิสูจน์ได้ว่าไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดความเข้าใจผิดเกี่ยวกับสมองและหน้าที่ของมัน
การทำแผนที่ยังอธิบายเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับชีวเคมีที่เป็นพื้นฐาน นอกจากนี้ยังอาจไม่สามารถอธิบายบทบาทของเซลล์ประสาทกลุ่มเล็ก ๆ หรือแม้แต่เซลล์ประสาทเดี่ยวที่สำคัญ เนื่องจากเทคโนโลยีก้าวหน้าขึ้นอาจต้องใช้ความพยายามในการทำแผนที่ซ้ำ
นอกเหนือจากความแตกต่างของโครงสร้างที่ปรากฏในระดับเซลล์แล้วอาจเป็นไปได้ที่จะจัดระเบียบเนื้อเยื่อของสมองตามกิจกรรมและการเชื่อมต่อระหว่างกัน ด้วยการสนับสนุนทางการเมืองและเศรษฐกิจโครงการนี้จึงถูกพับเป็น BRAIN Initiative ที่กว้างขึ้น
ทุนการวิจัยสนับสนุนความคิดริเริ่มของสมอง
การคลี่คลายความซับซ้อนของสมองต้องอาศัยความร่วมมือในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนในชุมชนวิทยาศาสตร์ความเต็มใจที่จะทำงานร่วมกันในการแบ่งแยกทางภูมิรัฐศาสตร์และการรวมทรัพยากรในความร่วมมือระหว่างภาครัฐและเอกชนทั่วโลก
เดิมขนานนามว่า Brain Activity Map การวิจัยสมองผ่านการริเริ่มนวัตกรรมระบบประสาท (สมอง) เปิดตัวโดยประธานาธิบดีบารัคโอบามาในสหรัฐอเมริกาเมื่อวันที่ 2 เมษายน 2013
BRAIN Initiative ปรารถนาที่จะทำแผนที่การทำงานของเซลล์ประสาทหลายแสนเซลล์พร้อมกันในขณะที่พวกมันทำงานด้วยความเร็วของความคิดชั่ววูบ
ก่อนที่จะทบทวนปณิธานของโครงการนี้สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่าชาวอเมริกันไม่ได้อยู่คนเดียวในความพยายาม
ในความเป็นจริงโครงการ BRAIN เข้าร่วมโครงการริเริ่มอื่น ๆ ทั่วโลกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการผลักดันระดับโลกเพื่อทำความเข้าใจการทำงานภายในของสมองให้ถ่องแท้มากขึ้น เมื่อวันที่ 19 กันยายน 2559 International Brain Initiative ได้เปิดตัวในการประชุมที่มาพร้อมกับสมัชชาใหญ่แห่งสหประชาชาติ มูลนิธิการนอนหลับแห่งชาติและสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH) ในสหรัฐอเมริกาได้มุ่งมั่นที่จะพัฒนาและสนับสนุนโครงการนี้
นอกเหนือจากการพัฒนาแผนโดยละเอียดเพื่อเป็นแนวทางในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นรวมถึงตารางเวลาเหตุการณ์สำคัญและการสนับสนุนด้านต้นทุนทางการเงินโดยประมาณแล้วจะต้องได้รับและบำรุงรักษา โครงการ Brain Mapping Project และ BRAIN Initiative ในวงกว้างได้รับเงินทุนมากกว่า 100 ล้านเหรียญสหรัฐและคาดว่าจะมีมูลค่าหลายพันล้านดอลลาร์ในช่วงเวลากว่าทศวรรษ
นอกเหนือจากเงินวิจัยสาธารณะแล้วความพยายามส่วนตัวในการทำแผนที่สมองแบบไดนามิกยังรวมถึง:
- Allen Institute for Brain Science ในซีแอตเทิล (ใช้จ่าย 60 ล้านเหรียญต่อปีเป็นเวลา 4 ปี)
- Howard Hughes Medical Institute ในเวอร์จิเนีย (ใช้จ่ายอย่างน้อย 30 ล้านเหรียญต่อปี)
- Kavli Foundation ใน Oxnard, California (ใช้จ่าย 4 ล้านเหรียญต่อปีเป็นเวลาสิบปี)
- Salk Institute for Biological Studies ในซานดิเอโก (ทุ่มเทเงิน 28 ล้านดอลลาร์เพื่อความพยายาม)
การริเริ่มการวิจัยร่วมกันระหว่างภาครัฐและเอกชนในท้ายที่สุดมีเป้าหมายในการสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่สามารถสร้างความเข้าใจแบบไดนามิกเกี่ยวกับการทำงานของสมอง
เป้าหมายหลักของโครงการ BRAIN
ภารกิจที่กว้างขึ้นของ BRAIN Initiative คือ“ การทำความเข้าใจให้ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการทำงานภายในจิตใจของมนุษย์และเพื่อปรับปรุงวิธีการรักษาป้องกันและรักษาความผิดปกติของสมอง” เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ต้องมีการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่เพื่อสำรวจว่าเซลล์และวงจรของสมองมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไรในที่สุดก็เผยให้เห็นความเชื่อมโยงที่ซับซ้อนระหว่างการทำงานของสมองและพฤติกรรม
มีเป้าหมายหลักหลายประการของโครงการนี้และมีหลายวิธีที่อาจเกิดขึ้นได้ในทศวรรษหน้า
- เทคโนโลยีประสาทขั้นสูง: การสนับสนุนทางการเงินสำหรับการวิจัยที่มีแนวโน้มจะนำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีที่ไม่เพียง แต่ช่วยให้เราเข้าใจถึงรากฐานของสมอง แต่ยังรวมถึงวิธีการวินิจฉัยและรักษาความผิดปกติที่มีผลต่อมันด้วย นวัตกรรมความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และความก้าวหน้าของอุปกรณ์จะต้องใช้ทีมวิศวกรและนักประสาทวิทยาหลายสาขา
- อำนวยความสะดวกในการถ่ายภาพแบบไดนามิก: หากการถ่ายภาพสมองในปัจจุบันเป็นเหมือนการถ่ายภาพซ้อนกันเทคโนโลยีที่ใหม่กว่าจะสร้างภาพแบบไดนามิกเช่นการดูการทำงานของสมองแบบเรียลไทม์ เทคโนโลยีการถ่ายภาพต้องก้าวหน้าเพื่อให้เห็นภาพฟังก์ชันเหล่านี้ด้วยความละเอียดที่สูงขึ้นในพื้นที่และสเกลเวลาที่แตกต่างกัน
- สำรวจการทำงานของสมอง: สมองไม่ใช่อวัยวะที่หยุดนิ่ง มันบันทึกประมวลผลจัดเก็บดึงข้อมูลและใช้ข้อมูลจำนวนมหาศาลเกือบจะในทันที เพื่อให้เข้าใจถึงความสามารถนี้สมองต้องได้รับการตรวจสอบแบบเรียลไทม์ด้วยรูปแบบที่เป็นไปได้หลายรูปแบบซึ่งหลายอย่างไม่มีอยู่จริงในปัจจุบัน
- เชื่อมโยงพฤติกรรมกับฟังก์ชัน: อาการภายนอกของการทำงานของสมองสังเกตได้ว่าเป็นพฤติกรรม สิ่งที่ซับซ้อนกว่าคือวิธีการมากมายที่ใครบางคนสามารถสังเกตเห็นพฤติกรรม ด้วยการใช้แบบจำลองการคำนวณขั้นสูงอาจเป็นไปได้ที่จะคลี่คลายรูปแบบเหล่านี้และแบบจำลองผู้บุกเบิกเพื่อเพิ่มพฤติกรรมที่ต้องการ
- ปรับปรุงการใช้งานของผู้บริโภค: อุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ทำปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อสมองอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อชีวิตในอนาคตของเราและกฎระเบียบจะต้องส่งเสริมสุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดีของผู้บริโภค การนำเทคโนโลยีเหล่านี้มาสู่ผู้บริโภคโดยคำนึงถึงทั้งความปลอดภัยและประสิทธิผลเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากความก้าวหน้าในด้านนี้
ข้อดีและข้อเสียของโครงการ Brain Mapping
อาจดูเหมือนว่ามีโอกาสที่ไร้ขีด จำกัด และศักยภาพที่ไร้ขอบเขตในด้านประสาทวิทยา เมื่อเราพัฒนาความรู้เกี่ยวกับสมองเราก็มีความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงความหมายของการเป็นมนุษย์ อย่างไรก็ตามโครงการ Brain Mapping อาจมีข้อบกพร่องบางประการ
- เงินหมด: โครงการขนาดใหญ่เช่นนี้อาจระงับการสนับสนุนทางการเงินและความสนใจจากสาเหตุที่สมควรอื่น ๆ เงินทุนนี้อาจถูกตัดทันทีโดยรัฐบาลหรือหน่วยงานที่ไม่แสวงหาผลกำไร
- ลำดับความสำคัญของการวิจัยที่แตกต่างกัน: ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์ทุกคนที่มีความสนใจเหมือนกัน เมื่อพวกเขาถูกบังคับให้ขอการสนับสนุนทางการเงินสิ่งนี้อาจทำให้พวกเขาห่างไกลจากจุดแข็ง การพิจารณาด้านจริยธรรมอาจจำกัดความร่วมมือเช่นกันเนื่องจากมีเพียงนักวิทยาศาสตร์บางคนเท่านั้นที่จะเข้าร่วมในการวิจัยของเจ้าคณะ
- ความขัดแย้งและการขาดฉันทามติ: ในการแสวงหาความจริงทางวิทยาศาสตร์เส้นทางข้างหน้าไม่ชัดเจนเสมอไป บุคลิกที่แข็งแกร่งบวกกับความแตกต่างของความคิดเห็นอาจนำไปสู่สมมติฐานและลำดับความสำคัญของการวิจัยที่ขัดแย้งกัน การขาดฉันทามติในหมู่ผู้เชี่ยวชาญอาจทำให้เกิดความไม่ลงรอยกัน
- ละเว้นการมีส่วนร่วมจากประเทศเล็ก ๆ: แม้ว่าประเทศอุตสาหกรรมอาจให้ทุนวิจัย 300 ล้านดอลลาร์ แต่ประเทศกำลังพัฒนาอาจไม่สามารถถือหุ้นในลักษณะเดียวกันเพื่อเรียกร้องสิทธิในโครงการนี้ได้ สิ่งนี้อาจถูกถ่วงดุลโดยการบริจาคผู้ป่วยสิ่งมีชีวิตแบบจำลองและเทคโนโลยีราคาไม่แพง แต่เฉพาะในกรณีที่มีที่นั่งที่โต๊ะเท่านั้น
- วิทยาศาสตร์พื้นฐานเทียบกับเทคโนโลยีประยุกต์: ความรู้ทางวิทยาศาสตร์บางอย่างได้มาจากจุดมุ่งหมายอันสูงส่งเพื่อพัฒนาความรู้เท่านั้น แรงจูงใจทางการเงินและความสามารถในการสร้างเทคโนโลยีประยุกต์ที่สามารถทำกำไรได้อาจเป็นจุดสำคัญของความพยายาม
- การรวมทรัพยากรที่มีอยู่: โครงการนี้สร้างขึ้นจากงานก่อนหน้านี้และต้องหาวิธีบูรณาการโครงการ US Human Connectome (เน้นการทำแผนที่การเชื่อมต่อโครงสร้างและการทำงานของสมอง) โครงการ Human Brain ของสหภาพยุโรป (เน้นวิทยาศาสตร์พื้นฐานของการทำงานของสมอง ) และโครงการ CBRAIN ของแคนาดา (มุ่งเน้นไปที่การสร้างเทคโนโลยีที่สามารถประยุกต์ใช้กับการแพทย์ได้) รวมถึงความพยายามอื่น ๆ ก่อนหน้านี้
โชคดีที่มีคำสัญญาและเหตุผลมากมายสำหรับความหวังเนื่องจากโครงการนี้ยังคงดำเนินต่อไป การทำแผนที่สมองจะรวมการวัดหลาย ๆ แบบเข้าด้วยกันในที่สุด ได้แก่ :
- ความหนาของเยื่อหุ้มสมอง
- การทำงานของสมอง
- การเชื่อมต่อระหว่างภูมิภาค
- การจัดโครงสร้างของเซลล์
- ระดับของไมอีลิน (ฉนวนไขมันที่เร่งความเร็วในการส่งสัญญาณประสาท)
การรวมความพยายามในการวิจัยทำให้ทีมสามารถทำงานร่วมกันและแลกเปลี่ยนข้อมูลเพื่อบรรลุเป้าหมายที่เฉพาะเจาะจงภายใต้ร่มธงของโครงการ Brain Mapping Project จะช่วยให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในด้านประสาทวิทยา
คำจาก Verywell
โครงการ Brain Mapping แสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นที่โดดเด่นในการระดมทุนในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและหน้าที่ภายในสมอง กล้องจุลทรรศน์ที่ทรงพลังทรัพยากรซูเปอร์คอมพิวเตอร์และเครื่องมือทำแผนที่สมองแบบสากลจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เร่งการค้นพบ ความก้าวหน้าเหล่านี้อาจพิสูจน์ได้ว่าสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของสุขภาพสมองสำหรับมนุษยชาติทั้งมวลได้ แต่ก็ต่อเมื่อได้รับการสนับสนุนเงินทุนและความร่วมมือ