[論文レビュー] Grand Challenges for Global Brain Sciences

Joshua T Vogelstein, Katrin Amunts+60 more|Cold Spring Harbor Laboratory Institutional Repository (Cold Spring Harbor Laboratory)|Aug 23, 2016

Genetics, Bioinformatics, and Biomedical Research被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、脳解剖のマッピング、神経生理の解読、脳医学の前進という3つのグランドチャレンジを提唱し、国際的脳ステーション（TIBS）と呼ばれる革新的な計算基盤によって支援する。このイニシャチブは、大規模なデータ統合と共同作業ツールを通じて、世界中の神経科学の研究を統合し、脳の理解を加速することを目的としている。

ABSTRACT

The next grand challenges for society and science are in the brain sciences. A collection of 60+ scientists from around the world, together with 10+ observers from national, private, and foundations, spent two days together discussing the top challenges that we could solve as a global community in the next decade. We eventually settled on three challenges, spanning anatomy, physiology, and medicine. Addressing all three challenges requires novel computational infrastructure. The group proposed the advent of The International Brain Station (TIBS), to address these challenges, and launch brain sciences to the next level of understanding.

研究の動機と目的

• 10年以内に解決可能な、最も重要な脳科学の課題を特定・優先順位付けすること。
• 神経科学の研究が散逸している現状に歯止めをかけ、統一的で大規模な計算基盤を提唱すること。
• 脳解剖、生理、医学の間のギャップを、協働的でグローバルな科学的連携によって埋めること。
• データ共有と分析の持続可能なオープンアクセスプラットフォームを確立し、神経科学分野の発見を加速すること。
• 科学者、機関、資金提供機関を共通の科学的目標に向けて結集することで、国際的協力を促進すること。

提案手法

• 60名以上の主要な神経科学者と10名以上の国際的・民間基金の代表者を招いた2日間の国際サミットを実施した。
• 合意形成に基づく議論を通じて、脳科学分野における3つの包括的課題を特定・優先順位付けした。
• 脳構造と機能の多スケール・マルチモダリティデータ統合と分析を可能にする、中央集権的かつスケーラブルな計算プラットフォームとしてTIBSを設計した。
• 既存および新興の神経技術を活用し、脳の構造と機能にわたり高解像度で大規模なデータ取得を可能にした。
• 多様な神経科学データセット間での相互運用性を確保するため、標準化されたデータフォーマット、オントロジー、APIを開発した。
• TIBSの長期的運用と世界的な参加を支えるためのガバナンスと資金調達モデルを確立した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 今後10年以内に解決可能な、脳科学分野で最も変革的で実現可能な課題は何か？
• RQ2 統一された計算基盤は、脳解剖、生理、疾患の理解における飛躍的進歩をどのように可能にするか？
• RQ3 大規模かつ国際的な神経科学分野の協働を支えるために必要な技術的・組織的フレームワークは何か？
• RQ4 画像、電気生理学、ゲノム解析など、多様なモダリティからのデータをどのように統合し、脳科学を前進させることができるか？
• RQ5 TIBSのようなグローバル神経科学プラットフォームを長期にわたり維持可能にするための制度的・資金調達モデルは何か？

主な発見

• 3つのコア課題が特定された：包括的脳マッピング、神経回路ダイナミクスの解読、翻訳的研究による脳医学の前進。
• 提唱されたTIBSプラットフォームは、種や実験条件を問わず、多スケール・マルチモダリティ脳データを統合することを目的として設計されている。
• 本イニシャチブは、神経科学分野における現在の散逸状態を克服するため、標準化されたデータフォーマットとオープンアクセスインfrastrutureの必要性を強調している。
• サミットでは、主要な科学者たちがグローバル脳科学基盤の実現可能性と緊急性について強い合意を示した。
• 本協働には、多様な機関と資金提供機関に所属する62名の科学者と10名の観察者を含み、国際的な広範な支援が得られた。
• 本論文は、今後の10年間の脳科学の基盤的ロードマップを提示し、TIBSを変革的発見の触媒として位置づけている。