Проект Human Connectome - Human Connectome Project

Человеческий Проект Коннекта ( HCP ) является пятилетним проектом спонсируемый шестнадцатью компонентов Национальных институтов здравоохранения , раскол между двумя консорциумами научно - исследовательскими институтами. Проект был запущен в июле 2009 года как первая из трех грандиозных задач проекта NIH по нейробиологическим исследованиям. 15 сентября 2010 года NIH объявил, что выделит два гранта: 30 миллионов долларов в течение пяти лет консорциуму во главе с Вашингтонским университетом в Сент-Луисе и Университетом Миннесоты при значительном вкладе Оксфордского университета (FMRIB) и более 8,5 миллионов долларов США. три года консорциуму во главе с Гарвардским университетом , Массачусетской больницей общего профиля и Калифорнийским университетом в Лос-Анджелесе .

Целью проекта Human Connectome является создание «сетевой карты» ( коннектома ), которая прольет свет на анатомические и функциональные связи в здоровом человеческом мозгу , а также для получения совокупности данных, которые будут способствовать исследованиям заболеваний головного мозга. такие как дислексия , аутизм , болезнь Альцгеймера и шизофрения .

Консорциум WU-Minn-Oxford

Консорциум WU-Minn-Oxford разработал улучшенное оборудование для МРТ, получение изображений и методы анализа изображений для картирования связности в человеческом мозгу при пространственном разрешении, значительно лучше, чем это было доступно ранее; Используя эти методы, консорциум WU-Minn-Oxford собрал большой объем МРТ и поведенческих данных у 1200 здоровых взрослых - пар близнецов и их братьев и сестер из 300 семей - с помощью специального прибора МРТ 3 Тесла. Кроме того, он просканировал 184 объекта из этого пула при мощности 7 Тесла с более высоким пространственным разрешением. Данные анализируются, чтобы показать анатомические и функциональные связи между частями мозга каждого человека, и будут связаны с данными поведенческих тестов. Сравнение коннектомов и генетических данных генетически идентичных близнецов с разнояйцевыми близнецами покажет относительный вклад генов и окружающей среды в формирование мозговых цепей и выявит соответствующие генетические вариации . Карты также прольют свет на то, как организованы мозговые сети.

Используя комбинацию неинвазивных технологий визуализации , включая фМРТ в состоянии покоя и функциональную МРТ , МЭГ и ЭЭГ , а также диффузионную МРТ , WU-Minn будет картировать коннектомы на макроуровне, картируя большие системы мозга, которые могут быть разделены на анатомически и функционально отдельные области, а не на отображение отдельных нейронов .

Десятки исследователей и исследователей из девяти учреждений внесли свой вклад в этот проект. Научно - исследовательские институты включают в себя: Университет Вашингтона в Сент - Луисе, Центр магнитно - резонансных исследований в Университете Миннесоты , Оксфордский университет , Сент - Луис университета , Университета штата Индиана , д'Аннунцио университета Кьети-Пескара , Эрнста Strungmann института , университета Warwick , Advanced МРТ Technologies и Калифорнийский университет в Беркли .

Данные, полученные в результате этого исследования, становятся общедоступными на платформе нейроинформатики с открытым исходным кодом, доступной в Интернете.

Консорциум MGH / Гарвард-Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе

Консорциум MGH / Harvard-UCLA сосредоточится на оптимизации технологии МРТ для визуализации структурных связей мозга с помощью диффузионной МРТ с целью повышения пространственного разрешения , качества и скорости. Диффузионная МРТ, используемая в обоих проектах, отображает фиброзные связи мозга на большие расстояния, отслеживая движение воды. Паттерны диффузии воды в разных типах клеток позволяют обнаруживать разные типы тканей. Используя этот метод визуализации , можно отчетливо увидеть длинные отростки нейронов, называемые белым веществом .

Новый сканер, созданный в центре MGH Martinos для этого проекта, «в 4-8 раз мощнее обычных систем, что позволяет получать изображения нейроанатомии человека с большей чувствительностью, чем это было возможно ранее». Сканер имеет максимальную силу градиента 300 мТл / м и скорость нарастания 200 Т / м / с, при проверке значений b до 20000 с / мм2. Для сравнения, стандартная градиентная катушка составляет 45 мТл / м.

Поведенческое тестирование и измерение

Чтобы лучше понять взаимосвязь между мозговой связью и поведением, в проекте Human Connectome будет использоваться надежный и хорошо проверенный набор показателей, которые оценивают широкий спектр человеческих функций. Ядром его батареи являются инструменты и методы, разработанные NIH Toolbox для оценки неврологической и поведенческой функции.

Исследовать

Проект Human Connectome вырос в большую группу исследовательских групп. Эти команды используют стиль сканирования мозга, разработанный Проектом. Исследования обычно включают в себя использование больших групп участников, сканирование мозга участников под разными углами и тщательное документирование расположения структур в мозгу каждого участника. Исследования, связанные с проектом Human Connectome, в настоящее время каталогизируются Координационным центром Connectome. Исследования делятся на три категории: коннекомы здоровых взрослых, данные о продолжительности жизни и коннекомы, связанные с заболеваниями человека. Под каждой из этих категорий находятся исследовательские группы, работающие над конкретными вопросами.

Здоровые взрослые коннекомы

Исследование Human Connectome Project Young Adult предоставило научному сообществу данные о мозговых связях 1100 здоровых молодых людей. Ученые использовали данные исследования, чтобы поддержать теории о том, какие области мозга взаимодействуют друг с другом. Например, в одном исследовании использовались данные проекта, чтобы показать, что миндалевидное тело , часть мозга, необходимая для обработки эмоций, связана с частями мозга, которые получают информацию от органов чувств и планируют движения. Другое исследование показало, что у здоровых людей, которые имели высокую тенденцию к тревожному или депрессивному настроению, было меньше связей между миндалевидным телом и рядом областей мозга, связанных с вниманием.

Данные о продолжительности жизни Connectome

В настоящее время существует четыре исследовательских группы, которые собирают данные о связях в головном мозге людей, отличных от молодежи. Цель этих групп - определить обычные связи мозга в младенчестве, детстве, подростковом возрасте и старении. Ученые будут использовать данные этих исследовательских групп таким же образом, как они использовали данные исследования молодых взрослых Human Connectome Project.

Коннекомы, связанные с болезнями человека

Четырнадцать исследовательских групп изучают, как связи в мозге меняются в течение определенного заболевания. Четыре группы сосредоточены на болезни Альцгеймера или деменции . Болезнь Альцгеймера и деменция - это болезни, которые начинаются в процессе старения. Потеря памяти и когнитивные нарушения указывают на прогрессирование этих заболеваний. Хотя ученые считают болезнь Альцгеймера заболеванием с определенной причиной, деменция на самом деле описывает симптомы, которые могут быть связаны с рядом причин. Две другие исследовательские группы изучают, как болезни, нарушающие зрение, изменяют взаимосвязь в мозге. Еще четыре исследовательских группы сосредоточены на тревожных расстройствах и большом депрессивном расстройстве , психологических расстройствах, которые приводят к аномальной эмоциональной регуляции. Еще две исследовательские группы сосредоточены на последствиях психоза , симптома некоторых психологических расстройств, при которых человек воспринимает реальность иначе, чем другие. Одна из команд исследует эпилепсию , болезнь, характеризующуюся припадками. Наконец, одна исследовательская группа документирует мозговые связи амишей , религиозной и этнической группы, у которой высокий уровень некоторых психологических расстройств .

Хотя были выдвинуты теории о том, как изменяются мозговые связи при исследуемых заболеваниях, многие из этих теорий были подтверждены данными здорового населения. Например, анализ мозга здоровых людей подтвердил теорию о том, что люди с тревожными расстройствами и депрессией имеют меньшую взаимосвязь между своими эмоциональными центрами и областями, которые управляют вниманием. Собирая данные конкретно от людей с этими заболеваниями, исследователи надеются получить более определенное представление о том, как связи мозга у этих людей меняются с течением времени.

Положение дел

Официально проект еще не объявлен завершенным.

Полезные ссылки

HCP вики - Human Connectome Project wiki

ICA-FIX - Документация по алгоритму ICA-FIX, используемому для данных фМРТ в состоянии покоя.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

Связанные проекты Connectome
пресс-релизы
Новостные репортажи