Neurociência: Obama incentiva pesquisa de mapeamento cerebral

Obama pretende impulsionar o estudo do cérebro humano 

                                                  Por JOHN MARKOFF (adaptado de NYT)

A administração de Obama está planejando um esforço científico da década-longo para examinar o funcionamento do cérebro humano e construir um mapa completo da sua actividade, que procuram fazer para o cérebro, o que fizeram com Projeto genoma humano.  

                                                                                                                    

 O projeto, que a administração tem procurado desvendar iniciando precocemente em março, incluirá as agências federais, fundações privadas e as equipes de neurocientistas e nanoscientists em um esforço concertado para avançar o conhecimento de bilhões do cérebro, dos neurônios e ganhar maior insights sobre percepção, ações e, finalmente, consciência.

Cientistas com maior esperança para o projeto também vêem-lo como uma forma de desenvolver a tecnologia essencial para a compreensão de doenças como Alzheimer e Parkinson, bem como encontrar novas terapias para uma variedade de doenças mentais. 

Danny Moloshok/Reuters

Francis S. Collins, diretor do National Institutes of Health, uma das agências federais envolvidas no projeto.

Jessica Rinaldi/Reuters

George M. Church, um biólogo molecular na Universidade de Harvard, disse que ele estava ajudando a planejar o projeto, o mapa de atividade do cérebro.

Além disso, o projeto tem potencial de pavimentando o caminho para avanços na inteligência artificial.

O projeto, que em última análise, poderia custar bilhões de dólares, deverá fazer parte da proposta de orçamento do Presidente no próximo mês. E, quatro cientistas e representantes de instituições de pesquisa, disse que tinham participado no planejamento para o que está sendo chamado o projeto do mapa de atividade do cérebro.

Os detalhes não são definitivas, e não está claro quanto dinheiro federal seria proposto ou aprovado para o projeto em um tempo de restrição fiscal ou até onde a pesquisa seria capaz de ficar sem financiamento federal significativa.

Em seu estado da União endereço, Presidente Obama citada pesquisa do cérebro como um exemplo de como o governo deve "investir em idéias melhores."

"Cada dólar investido para mapear o genoma humano retornou $140 para a nossa economia — cada dólar," ele disse. "Hoje nossos cientistas estão mapeando o cérebro humano para desbloquear as respostas para a doença de Alzheimer. Eles estão desenvolvendo drogas para regenerar órgãos danificados, elaboração de novos materiais para fazer baterias 10 vezes mais poderoso. Agora é o momento do aumento desses investimentos geradores de emprego em ciência e inovação."

História C. Landis, o diretor do Instituto Nacional de Disorders Neurological e curso, disse que quando ela ouviu o discurso do Sr. Obama, ela pensou que ele estava se referindo a um projeto existente do National Institutes of Health para mapear o cérebro humano estático. "Mas ele não estava", disse ela. "Ele estava se referindo a um novo projeto para mapear o cérebro humano ativo que o N.I.H pretende financiar o próximo ano."

Com efeito, após o discurso, Francis S. Collins, diretor do National Institutes of Health, pode ter inadvertidamente confirmado o plano quando ele escreveu no Twitter uma mensagem: "Obama menciona o mapa de atividade do cérebro #NIH em #SOTU."

Um porta-voz da casa branca escritório de política científica e tecnológica se recusou a comentar sobre o projeto.

A iniciativa, se bem sucedido, poderia fornecer um elevador para a economia. "O projeto genoma humano foi na ordem de aproximadamente US $300 milhões por ano durante uma década," disse George M. Church, um biólogo molecular de Universidade de Harvard que ajudou a criar esse projeto e disse que ele estava ajudando a planejar o projeto de mapa de atividade do cérebro. "Se você olhar para o total de gastos em neurociência e nanociência que pode ser em relação a isso hoje, já gastamos mais do que isso. Nós provavelmente não vai gastar menos dinheiro, mas provavelmente teremos muito mais estrondo para o fanfarrão".

Os cientistas envolvidos no planejamento disseram que esperava que o financiamento federal para o projeto seria mais de US $300 milhões por ano, que se aprovado pelo Congresso equivaleria a pelo menos US $3 bilhões ao longo dos 10 anos.

O projeto genoma humano que custam US $3,8 bilhões. Foi começado em 1990 e seu objetivo, o mapeamento do genoma humano completo, ou todos os genes no ADN humano, conseguiu-se antes do previsto, em abril de 2003. Um estudo do governo federal do impacto do projeto indicou que ele retornou a US $800 bilhões até 2010.

O advento da nova tecnologia que permite aos cientistas identificar queima de neurônios no cérebro tem levado a numerosos projectos de investigação do cérebro ao redor do mundo. Ainda o cérebro continua sendo um dos maiores mistérios científicos.

Composto por aproximadamente 100 bilhões de neurônios que cada eletricamente "spike" em resposta a estímulos externos, bem como em vastos conjuntos com base na atividade consciente e inconsciente, o cérebro humano é tão complexo que os cientistas ainda não encontraram uma maneira de registrar a atividade de mais de um pequeno número de neurônios de uma só vez, e na maioria dos casos isso é feito invasiva com testes físicos.

Mas um grupo de nanotécnicos e neurocientistas dizem acreditar que tecnologias estão à mão para que seja possível observar e obter uma compreensão mais completa do cérebro e fazê-lo menos forma invasiva.

Em junho na revista Neuron, propuseram seis principais cientistas buscando uma série de novas abordagens para o mapeamento do cérebro.

Uma possibilidade é criar um mapa de modelo completo da atividade cerebral, criando frotas de máquinas de tamanho de molécula de forma não invasiva agir como sensores para medir e armazenar a atividade cerebral a nível celular. A proposta prevê usando DNA sintético como um mecanismo de armazenamento para a atividade cerebral.

"Não menos importante, poderíamos esperar compreensão romance e terapias para doenças como esquizofrenia e autismo," escreveu os cientistas, que incluem o Dr. Church; Ralph J. Greenspan, diretor associado do Instituto Kavli de cérebro e mente da Universidade da Califórnia, San Diego; R. Paul Alivisatos, diretor do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley; Miyoung Chun, um geneticista molecular, que é o vice-presidente de programas de ciência na Fundação Kavli; Michael L. Roukes, um físico no Instituto de tecnologia da Califórnia; e Rafael Yuste, neurocientista da Universidade de Columbia.

A iniciativa de Obama é marcadamente diferente de um projecto Europeu anunciou recentemente que vai investir 1 bilhão de euros em um suíço, liderou os esforços para construir um "cérebro" baseado em silício . O projecto pretende construir uma simulação de supercomputador usando a melhor pesquisa sobre o funcionamento interno do cérebro.

Críticos, no entanto, dizem que a simulação será construída no conhecimento que ainda é teórico, incompletos ou imprecisos.

A proposta de Obama parece ter evoluído de forma semelhante ao projeto genoma humano, os cientistas disseram. "O projeto genoma indiscutivelmente começou em 1984, onde havia uma dúzia de nós que foram tipo de forma independente se movendo nessa direção, mas realmente não percebe que havia outras pessoas que foram tão estranhas como nós éramos," disse Dr. Church.

No entanto, um número de cientistas disse que o mapeamento e entendimento do cérebro humano apresentaram um desafio drasticamente mais significativo do que o mapeamento do genoma.

"É diferente em que a natureza da pergunta é uma pergunta muito mais intrincada," disse o Dr. Greenspan, que disse que ele está envolvido no projeto cérebro. "Era muito fácil definir qual foi o objetivo do projeto genoma. Neste caso, temos um mais difícil e fascinante a pergunta do que é padrões de atividade brainwide e, finalmente, como eles fazem as coisas acontecer?"

A iniciativa será organizada pelo escritório de política científica e tecnológica, de acordo com os cientistas que participaram em reuniões de planejamento.

O National Institutes of Health, o Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)e o National Science Foundation também participarão do projeto, disseram que os cientistas, como fundações privadas como Howard Hughes Medical Institute, em Chevy Chase, Maryland e o Instituto Allen para a ciência do cérebro em Seattle.

Uma reunião realizada em 17 de Janeiro, no Instituto de tecnologia da Califórnia contou com três das  agências de governo , bem como os neurocientistas, nanoscientists e representantes do Google, Microsoft e Qualcomm. De acordo com um resumo da reunião, foi realizada para determinar se a instalações de computação existiam para capturar e analisar a grande quantidade de dados que viriam do projeto. Os cientistas e tecnólogos concluíram que eles fizeram.

Eles também disseram que uma série de "observatórios" de cérebro nacional deve ser criada como parte do projeto, como observatórios astronômicos.

Nicolelis promete surpreender cientistas com avanços na neurociência

Revista Galileu - NOTÍCIAS - 'Novas descobertas vão surpreender até cientistas da área', diz Nicolelis:

'Novas descobertas vão surpreender até cientistas da área', diz Nicolelis

adaptado de: http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0%2c%2cEMI284681-17770%2c00.html

Mais reconhecido cientista brasileiro fala sobre os avanços e desafios de seu robô movido a impulsos cerebrais.Sua pesquisa sobre interface cerebro maquina é comparada à odisséia espacial travada em tempos onde não se acreditava que o homem era capaz de tal feito!

por Tiago Mali

Miguel Nicolelis explica o que falta para nosso cérebro controlar outros equipamentos

Foram sete horários remarcados até conseguirmos conversar sem interrupções com o cientista mais reconhecido do Brasil, numa noite de quinta-feira, às 20h30. Estava em rápida passagem por São Paulo dando palestras. Nos dias anteriores, em Brasília. Depois, nos Estados Unidos, e no Instituto de Neurociências em Natal.

“É difícil parar quieto”, comentou uma de suas assessoras. Viagens, encontros com políticos, empresários, médicos e pesquisadores de várias partes do mundo estão atrelados ao grande objetivo de sua vida: o projeto Walk Again. Nicolelis está criando uma rede de colaboradores com mais de 100 especialistas para construir um exoesqueleto robótico comandado diretamente pelo cérebro que poderá fazer com que pessoas paralisadas voltem a andar. Se conseguir, pode ser o primeiro passo da ciência rumo a um futuro comandado por ondas cerebrais. Na entrevista abaixo, ele conta o que já está sendo feito e quais são as perspectivas de que um protótipo seja lançado até a Copa de 2014.

Qual é o atual estágio das próteses que usam interfaces entre homem e máquina?

Surpreendentemente, já temos muita coisa. A gente pensa que isso é uma área do futuro, mas existem muitas tecnologias sofisticadas já usadas hoje por dezenas de milhares de pacientes. O de cóclea, por exemplo, fez muita gente no mundo inteiro pudessem adquirir um grau de audição que os permitem funcionar na sociedade. Há ainda outros, como a estimulação profunda do cérebro [que envia impulsos elétricos aos neurônios contra o mal de Parkinson], em que os pacientes estão respondendo bem. A tendência é que isso só aumente.

Algumas das próteses de última geração usam impulsos nervosos dos músculos. Você pesquisa isso com implantes cerebrais.

São dois caminhos que competem pela solução. Quando você vai no nervo periférico, o sinal e o controle já foi dividido entre os membros. Nem sempre isso permite uma prótese funcional. Há casos de pacientes amputados nos quais às vezes você não consegue recuperar alguns dos nervos, que são destruídos durante o processo e amputação traumática. Por isso desde o começo, há 12 anos nessa área, eu e outros colegas propusemos que você teria de fazer isso a nível central, porque lá no cérebro, no córtex, os sinais ainda estão lá, não foram divididos. O acesso que você tem a esses sinais lá é mais fácil do que ir atrás dos nervos.

Não é perigoso colocar um chip dentro do cérebro?

A cirurgia de implante é até que trivial porque precisa ir apenas alguns milímetros dentro do córtex, a camada mais superficial do cérebro. A questão toda é a biocompatibilidade desses eletrodos, se eles irão sobreviver durante vários anos. Experimentos em macacos mostram que a gente pode, sim, implantar e registrar esses sinais com algumas centenas de células já começar a reproduzir comportamentos motores bem importantes. A nossa ideia é que com alguns milhares de células registradas — isso depende de uma tecnologia que vai chegar agora nos próximos anos — a gente vai ter a capacidade de reproduzir movimentos corpóreos fundamentais. A precisão que se obteve com os membros até agora é uma precisão muito pequena, e é um trabalho muito grande para o paciente utilizar essas interfaces periféricas, mas é possível que no futuro você tenha modelos híbridos, que tiram vantagem, dependendo do tipo de lesão, das duas possibilidades. O problema também dos nervos periféricos é que em lesões medulares altas não sobra nenhum sinal trafegando pelos nervos, então fica complicado.

Como decodificar os sinais de vários neurônios ao mesmo tempo?

O cérebro em si, tem estimados 100 bilhões de neurônios. A primeira grande surpresa desses trabalhos todos foi que você podia obter alguns resultados interessantes com algumas centenas deles. A questão de aumentar o número de neurônios é basicamente uma questão de engenharia. Não é mais uma questão científica, é uma questão tecnológica, que está começando a ser desenvolvida com a criação de eletrodos de alta densidade, como os que a gente desenhou no nosso laboratório. Mas isso não é o maior obstáculo, eventualmente vão ser solucionadas as questões tecnológicas, porque existe uma demanda muito grande para a solução delas.

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Qual é o maior obstáculo?

A questão fundamental é como ler esses sinais e o que fazer deles. Você precisa ter um mínimo de entendimento sobre o sistema para conseguir reproduzir ele. Isso que é o grande fator limitante. Além do que, você tem outro problema de engenharia muito grande, muito complicado, que é criar um corpo robótico novo. Porque esse corpo tem que dar sustentação ao corpo que não consegue se sustentar, tem que proteger o corpo, tem que permitir no corpo que os comportamentos motores sejam realizados sem nenhum risco para os pacientes. E estamos realmente só no começo. A primeira versão desse exoesqueleto não vai resolver completamente essas questões, vai oferecer soluções iniciais. Mesmo assim, acho que o avanço vai ser muito importante. Porque, para começar, isso vai estimular as pessoas a imaginar que isso é possível.

Em que estágio está a pesquisa do Walk Again?

Tem várias coisas que vão ser divulgadas brevemente, descobertas que vão ser publicadas nos próximos meses que vão ser surpreendentes. Eu não posso falar delas agora porque esse trabalho ainda está sendo revisado, mas posso garantir que quando os dados novos que nós temos forem publicados, vai ser uma surpresa grande mesmo para as pessoas que trabalham na área. Ao mesmo tempo, em paralelo, há um trabalho de engenharia muito desafiador que está sendo feito por parceiros nossos no mundo inteiro. A intensidade desse trabalho deve aumentar a partir do começo de 2012. Vamos ter que dedicar um esforço muito grande na confecção e na ligação desse exoesqueleto.

E os testes?

Só vamos realizar as demonstrações que nós temos planejados, caso ela tenha sido demonstrado categoricamente que seja seguro e que tenha um benefício muito grande para os pacientes. Isso tudo é um processo que seria, se a gente parasse para pensar num planejamento acadêmico, um projeto para 10 anos. Mas eu acho importante que a gente acelere. Isso porque o benefício que ele pode gerar é tão grande que é importante que a gente demonstre a viabilidade dele.

Nessas novas descobertas a serem publicadas já há testes com humanos?

Tudo corre em paralelo. Os resultados que eu to falando envolvem trabalhos que já foram feitos em pacientes tanto no Brasil quanto dos Estados Unidos que são relatados agora, são trabalhos de registro intra-operatórios. Nós construímos uma causuística muito grande com quase 40 pacientes ao longo dos anos que nós estudamos em neurocirurgias. Um número pequeno no Brasil, 12, um número maior, 28, nos Estados Unidos. Mas a experimentação animal não para. Mesmo porque as primeiras demonstrações com o exoesqueleto vão ser testadas em animais.

Quantos pesquisadores estão envolvidos no Walk Again?

Nós temos pesquisadores em 3 continentes. Há gente na Alemanha, na Suíça, nos Estados Unidos e aqui no Brasil. Temos mais de 100 cientistas de diferentes áreas: robótica, ciências da computação, neurociência, cirurgia... Nós estamos constituindo 2 novos institutos multidisciplinares em Natal que também devem ser anunciados brevemente pra dar conta da demanda de trabalho que nós vamos ter. Estamos também trazendo vários pesquisadores do exterior para trabalhar conosco, arregimentando talentos no Brasil em várias áreas e a ideia é nos próximos meses seguir um cronograma de realizar experimentações em animais que são vitais e começar a fazer estudos clínicos. É um projeto que eu costumo chamar de Brazilian Moonshot, o “tiro a Lua brasileiro”, porque em complexidade ele é comparável a levar alguém para outro planeta.

Dá mesmo pra conseguir até 2014?

Nós estamos com um prazo muito exíguo, né? Evidentemente, a metáfora que eu uso da Copa do Mundo, se a gente precisar fazer isso na Olimpíada, dois anos depois, não tem problema. O importante é atingir a meta. Eu quero muito poder chegar na Copa do Mundo e fazer uma demonstração e vamos colocar todo o empenho para isso. Mas isso não vai estar acima dos critérios científicos, de segurança, critérios clínicos para a coisa seja bem feita. Não vai ser a coisa final, porque vai evoluir muito depois disso, mas acho que dá para demonstrar claramente o potencial científico de se fazer um projeto desse tamanho no Brasil.

Os novos centros de Natal são para quê?

Vão ser centros multidisciplinares em áreas complementares à neurociência, mas muito mais voltadas a tecnologia de ponta. E o que a gente chama de estudos avançados. A primeira missão, com o instituto de neurociências em Natal vai ser voltada à área de tecnologia assistida. Mas a ideia é que esses centros desenvolvam sua própria identidade?

Como está essa divisão de responsabilidades do projeto?

A parte robótica está sendo feita pela equipe do professor Gordon Sheng, da Universidade Técnica de Munique. A parte de ciências da computação, avatares e ambientes virtuais ta sendo feita na Escola Politécnica federal de Lausanne, na Suíça. A parte de experimentos animais e de neurotecnologia está sendo feita no meu laboratório na Duke Univesity e vamos trazer partes desses experimentos neurotécnológicos para os campus do cérebro do instituto de neurocências de Natal.

Isso vai trazer mais projeção para o instituto.

A nossa ideia é que o Walk Again seja uma grande âncora do projeto da cidade do cérebro lá de Macaíba, não só em relação à pesquisa básica, mas também para alavancar um parque neurotecnológico que eu gostaria de construir.

Quais são os benefícios locais do projeto?

É muito parecido com o que aconteceu quando o ITA foi criado em relação a aeronáutica.Hoje temos a Embraer e outras empresas por conta disso. São José dos Campos é um grande exemplo do que esse tipo de ideia pode gerar. São produtos que vão contribuir para uma nova formação de uma academia, de uma nova sociedade e formação em termos de recursos humanos.

E para o Brasil?

O projeto Walk Again não é só voltar a andar, criar uma tecnologia assistida. Ele vai ser cercado de outros desenvolvimentos tecnológicos. Nós temos a chance de introduzir aqui no Brasil, por exemplo, uma nova terapia para a doença de Parkinson que ta se mostrando eficaz em estudos preliminares em macacos e seres humanos. Além disso, queria fazer do projeto Walk Again, um grande projeto educacional e científico, para estimular que as crianças da rede pública e privada se sintam co-proprietárias desse projeto. A gente quer que as crianças possam se ligar ao projeto, participar de decisões de assuntos científicos. Isso seria muito importante para a juventude brasileira em termos de autoestima.

Como o governo vai participar disso?

Tem parcerias, mas eu ainda não posso anunciar, que são anúncios oficias. Estamos em converasas constantes com o Ministério da Ciência e Tecnologia, o da Educação e o Ministério da Saúde. As conversas estão bem adiantadas. Estou muito otimista quanto a isso. Mesmo porque, se a gente demorar muito, não vai dar tempo.

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medimagens: Parkinson Disease

fonte:http://www.doutorseverino.org/2011/04/infografico-doenca-de-parkinson.html