תארו לעצמכם אם כל מדען מוח בעולם היה יכול פתאום לדבר באותה שפה ולחלוק את התגליות שלהם באופן מיידי. חוקרים ומהנדסים של מכון אלן פתחו כעת את הפוטנציאל הזה ואת התגליות העצומות שהוא יכול להוביל אליהם באמצעות פלטפורמת הידע החדשה של המוח (BKP).
מסד הנתונים וכלי המחקר הראשון מסוגו זה הושק זה עתה עם נתונים מלמעלה מ-34 מיליון תאי מוח. הוא אוסף ומתקן את נתוני מדעי המוח בעולם לפורמט ושפה משותפת המאפשרים שיתוף פעולה עמוק וחלק בין צוותים בינלאומיים, כולם מאוחדים במטרה המשותפת של מציאת תרופות למחלות מוח.
מכון אלן שיתף פעולה עם מובילים טכנולוגיים כמו Amazon Web Services, שבנתה את תשתית המחשוב הליבה המניעה את Brain Knowledge Platform, ו-Google כדי לפתח מודלים של AI למדעי המוח. שיתוף הפעולה והחדשנות הזה יצרו כלי רב עוצמה שנועד לשנות את האופן שבו אנו מגלים טיפולים למחלות כמו אלצהיימר ופרקינסון.
"זה מיוחד מכיוון שהתחום סבל זמן רב מפיצול: מעבדות שונות שעובדות במינים שונים, עם אופנים שונים, מסמנות סוגי תאים בצורה שונה ועם מערכי נתונים שקשה ליישר אותם", אמר שואייב מופתי, מנהל בכיר לנתונים וטכנולוגיה במכון אלן.
אני נרגש מהאופן שבו פלטפורמת הידע המוחית תאחד מערכי נתונים מסיביים, מולטי-מודאליים, ברזולוציה גבוהה – כולל תעתיק תא בודד ומרחבי – הכל בסביבה אחת פתוחה וניתנת לניווט".
שואייב מופתי, מנהל בכיר, נתונים וטכנולוגיה, מכון אלן
העבודה נתמכת גם על ידי חקר המוח של המכונים הלאומיים לבריאות באמצעות קידום חדשני נוירוטכנולוגיות® Initiative, או The BRAIN Initiative®, שמטרתה להאיץ את הפיתוח של נוירוטכנולוגיות חדשניות ולחולל מהפכה בהבנתנו את המוח האנושי.
פתרון בעיית השפה במדעי המוח
במשך עשרות שנים, חוקרי מוח התמודדו עם אתגר תקשורתי גדול: מעבדות ברחבי העולם הסתמכו על מגוון שיטות וטכנולוגיה כדי לחקור את המוח ולסווג את אוכלוסיות התאים המגוונות שלו. מעבדות אלה אימצו מינוח ומערכות סיווג משלהן עבור הממצאים וסוגי התאים שלהן – גיוון שפירושו של מדעי המוח חסר אוצר מילים סטנדרטי ומקיף כדי לתאר ולהבין את המוח ואת המורכבות המדהימה שלו. חוסר ההתאמה הזה האט את קצב הגילוי כי זה כאילו צוותי מחקר מדברים שפות שונות, מה שמפריע לשיתוף פעולה חלק
מכון אלן פותר בעיה זו על ידי יצירת מתרגם אוניברסלי למדעי המוח. הפלטפורמה החדשה הזו לוקחת את כל הדרכים השונות שבהן מדענים מתארים תאי מוח ומארגנת אותם למפה אחת ענקית ניתנת לחיפוש שכולם יכולים להשתמש בה.
"פלטפורמת הידע של המוח היא משאב פתוח טרנספורמטיבי, המעניק למדעי המוח שפה משותפת לסוגי תאי מוח, בדומה לפרויקט הגנום האנושי של גנים", אמר ג'וזף ר. אקר, Ph.D., חוקר במכון הרפואי הווארד יוז ממכון סאלק למחקרים ביולוגיים.
כיצד נעשה שימוש בבינה מלאכותית?
Brain Knowledge Platform משתמשת בבינה מלאכותית (AI) כדי לעזור למדענים למצוא דפוסים וקשרים שהם עלולים לפספס בעצמם. לדוגמה, מדען שחוקר תא מוח שנראה חשוב במחלת פרקינסון יכול לחפש בפלטפורמה ולראות באופן מיידי כיצד אותו תא מתנהג במוח בריא, בחולי אלצהיימר ובאנשים עם מצבים אחרים. בינה מלאכותית עוזרת להם לזהות קווי דמיון והבדלים שעלולים להוביל לטיפולים חדשים.
הפלטפורמה כוללת גם קטלוג של כלים גנטיים המאפשרים לחוקרים להתחיל מיד לחקור שאלות מדעיות שצצות. אם חוקר מוצא תא מוח מעניין, הוא יכול להשיג מיד את הכלים הדרושים לו כדי לחקור את התא הזה במעבדה שלו, לעבור מחקירה לפעולה בצעד אחד, במטרה סופית של גילוי.
מגילוי לטיפול
מה שהופך את פלטפורמת הידע המוח לטרנספורמטיבית הוא האופן שבו היא מחברת את חקר המוח הבסיסי לטיפולים רפואיים בפועל. הפלטפורמה כוללת נתונים ממוח בריא וחולה כאחד, כך שהחוקרים יכולים לראות מה משתבש במצבים כמו אלצהיימר ופרקינסון. הם יכולים לזהות אילו תאי מוח מושפעים ולאחר מכן לבדוק טיפולים פוטנציאליים על אותם תאים ספציפיים.
עוזר הבינה המלאכותית מאיץ את הגילוי והתובנות על ידי כך שהוא מאפשר למשתמש לחפש מולקולות ותכונות תאים באמצעות שאילתות שפה טבעית, חיפוש בינה מלאכותית דומה, מה שהופך את מערכי הנתונים העצומים לנגישים יותר וקלים יותר לניווט.
פירוק ממגורות מחקר
אחד ההיבטים המרגשים ביותר הוא כיצד הפלטפורמה חושפת קשרים בין מחלות מוח שונות, וכיצד היא עשויה לזרז שיתוף פעולה וגילוי מדעי גדול.
"יצרנו ושיתפנו מפות מוח באיכות גבוהה מאז אטלס מוח העכבר הראשון שלנו ב-2007", אומר הונגקוי זנג, Ph.D., סגן נשיא בכיר ומנהל מדעי המוח במכון אלן. "פלטפורמת הידע המוח משפרת את המפות הללו עם ההבנה החדשה של סוגי תאים שפיתחנו עם אחרים ביוזמת ה-BRAIN של ה-NIH. כמו טופוגרפיה במפות Google, מידע על סוג התא מוסיף מספר רב של שכבות חדשות למפות שלנו, ועוזר למדענים לעצב ניסויים טובים יותר ולהשיג תובנות חדשות."
הפלטפורמה מבטלת בזבוז מאמץ על ידי הפיכת כל המחקר לגילוי ומקושר. במקום להשקיע חודשים בגילוי מחדש של מה שמישהו אחר כבר הבין, חוקרים יכולים להתבסס על עבודה קיימת ולהתמקד בפריצת הדרך הבאה. זה יכול לעזור למדענים להבין כיצד המוח פועל כמערכת שלמה ולפתח טיפולים יעילים הרבה יותר למחלות מוח.
