Представьте, что все нейробиологи мира внезапно заговорили на одном языке и могли мгновенно делиться своими открытиями. Исследователи и инженеры Института Аллена раскрыли этот потенциал и возможности для масштабных открытий с помощью новой платформы Brain Knowledge Platform (BKP).
Эта первая в своём роде база данных и исследовательский инструмент только что были запущены и содержат данные о более чем 34 миллионах клеток мозга. Они собирают и стандартизируют нейробиологические данные со всего мира, приводя их к единому формату и языку, что обеспечивает глубокое и беспрепятственное сотрудничество между международными командами, объединёнными общей целью — поиском лекарств от болезней мозга.
Институт Аллена сотрудничал с такими технологическими лидерами, как Amazon Web Services, которые создали базовую вычислительную инфраструктуру для Brain Knowledge Platform, и Google, которые разработали модели искусственного интеллекта для нейробиологии. Благодаря этому сотрудничеству и инновациям был создан мощный инструмент, призванный изменить подход к поиску методов лечения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
«Это особенный случай, потому что отрасль уже давно страдает от раздробленности: разные лаборатории работают с разными видами, используют разные методы, по-разному маркируют типы клеток и работают с наборами данных, которые сложно сопоставить», — сказал Шоаиб Муфти, старший директор по данным и технологиям в Институте Аллена.
Я в восторге от того, как платформа Brain Knowledge объединит огромные массивы данных с высоким разрешением, включая одноклеточную и пространственную транскриптомику, в одной открытой среде с удобным интерфейсом.
Шоаиб Муфти, старший директор по данным и технологиям, Институт Аллена
Работа также поддерживается Национальным институтом исследований мозга здравоохранения в рамках инициативы "Продвижение инновационных нейротехнологий®", или BRAIN Initiative®, направленной на ускорение разработки инновационных нейротехнологий и революционизирование нашего понимания человеческого мозга.
Решение языковой проблемы в нейробиологии
На протяжении десятилетий исследователи мозга сталкивались с серьёзными проблемами в коммуникации: лаборатории по всему миру использовали различные методы и технологии для изучения мозга и классификации его разнообразных клеточных популяций. Эти лаборатории использовали собственную терминологию и системы классификации для описания своих находок и типов клеток. Из-за такого разнообразия в нейробиологии отсутствует стандартизированный, всеобъемлющий словарь для описания и понимания мозга и его невероятной сложности. Из-за отсутствия согласованности темпы открытий замедлились, поскольку исследовательские группы как будто говорят на разных языках, что препятствует эффективному сотрудничеству
Институт Аллена решает эту проблему, создавая универсальный переводчик для нейробиологии. Эта новая платформа объединяет все способы, с помощью которых учёные описывают клетки мозга, и представляет их в виде одной гигантской карты с возможностью поиска, которой может пользоваться каждый.
«Платформа знаний о мозге — это революционный открытый ресурс, который даёт нейробиологии общий язык для описания типов клеток мозга, подобно тому, как проект «Геном человека» дал общий язык для описания генов», — сказал Джозеф Р. Экер, доктор философии, исследователь из Института биологических исследований Солка при Медицинском институте Говарда Хьюза.
Как использовался искусственный интеллект?
Brain Knowledge Platform использует искусственный интеллект (ИИ), чтобы помочь учёным находить закономерности и связи, которые они могли бы упустить. Например, учёный, изучающий клетки мозга, которые, по-видимому, играют важную роль при болезни Паркинсона, может выполнить поиск на платформе и мгновенно увидеть, как эти же клетки ведут себя в здоровом мозге, у пациентов с болезнью Альцгеймера и у людей с другими заболеваниями. ИИ помогает им находить сходства и различия, которые могут привести к разработке новых методов лечения.
Платформа также включает в себя каталог генетических инструментов, которые позволяют исследователям сразу же приступить к изучению возникших научных вопросов. Если исследователь находит интересную клетку головного мозга, он может сразу же получить инструменты, необходимые для изучения этой клетки в своей лаборатории, — от исследования до действия всего один шаг, а конечная цель — открытие.
От открытия к лечению
Преобразующая сила Brain Knowledge Platform заключается в том, что она связывает фундаментальные исследования мозга с реальными методами лечения. Платформа содержит данные как о здоровом, так и о больном мозге, поэтому исследователи могут увидеть, что именно идёт не так при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. Они могут определить, какие клетки мозга поражены, а затем протестировать потенциальные методы лечения на этих конкретных клетках.
ИИ-помощник ускоряет процесс поиска и получения информации, позволяя пользователям искать молекулы и клеточные структуры с помощью запросов на естественном языке, аналогичных генеративному ИИ-поиску. Это делает огромные массивы данных более доступными и упрощает навигацию по ним.
Разрушение исследовательских бункеров
Один из самых интересных аспектов — это то, как платформа выявляет связи между различными заболеваниями головного мозга и как она может ускорить совместную работу и привести к крупным научным открытиям.
«Мы создавали высококачественные карты мозга и делились ими с момента публикации нашего первого атласа мозга мыши в 2007 году, — говорит Хонкуй Цзэн, доктор философии, исполнительный вице-президент и директор отдела исследований мозга в Институте Аллена. — Платформа знаний о мозге дополняет эти карты новым пониманием типов клеток, которое мы разрабатывали совместно с другими участниками инициативы BRAIN Национального института здравоохранения». Подобно топографии на Google Maps, информация о типах клеток добавляет на наши карты множество новых слоёв, помогая учёным лучше планировать эксперименты и получать новые данные.
Платформа позволяет избежать напрасных усилий, предоставляя доступ ко всем исследованиям и объединяя их. Вместо того чтобы месяцами заново открывать то, что уже было сделано, исследователи могут опираться на уже проделанную работу и сосредоточиться на следующем прорыве. Это может помочь учёным понять, как работает мозг как целостная система, и разработать гораздо более эффективные методы лечения заболеваний мозга.
Источник:
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся