Gelanceerd in 2009 als een Blueprint Grand Challenge, is het NIH Human Connectome Project (HCP) een ambitieuze inspanning om de neurale paden die ten grondslag liggen aan de menselijke hersenfunctie in kaart te brengen. Het overkoepelende doel van het project is om gegevens over de structurele en functionele connectiviteit van het menselijk brein te verzamelen en te delen. Het zal de mogelijkheden om hersenverbindingen in beeld te brengen en te analyseren sterk verbeteren, wat zal resulteren in een verbeterde gevoeligheid, resolutie en bruikbaarheid, en zodoende de vooruitgang op het opkomende gebied van menselijke connectomica zal versnellen. Inzicht in deze bedradingspatronen binnen en tussen individuen zal onderzoekers helpen bij het ontcijferen van de elektrische signalen die onze gedachten, gevoelens en gedragingen genereren.
Consortia
HCP heeft verbluffende kaarten geproduceerd van neurale vezels die de hersenen doorkruisen. Het heeft een revolutie teweeggebracht in het in kaart brengen van verbindingen in de menselijke hersenen, en heeft de basis gelegd voor het gebruik van hersenbeeldvorming metingen van connectiviteit als een hulpmiddel bij de diagnose van ziekten. HCP heeft een transformerende invloed gehad op het vakgebied en heeft de weg gebaand voor een gedetailleerd begrip van hoe onze hersenschakelingen veranderen naarmate we ouder worden en hoe deze verschillen bij psychiatrische en neurologische ziekten. Alles bij elkaar zal HCP leiden tot grote vooruitgang in ons begrip van wat ons uniek menselijk maakt en zal het de weg bereiden voor toekomstige studies van abnormale hersencircuits in veel neurologische en psychiatrische aandoeningen.
De technische vooruitgang die al in HCP is bereikt, heeft het veld getransformeerd en de neurowetenschappelijke onderzoeksgemeenschap in staat gesteld om gegevens op ongekende manieren samen te voegen. Belangrijk is dat alle door HCP geproduceerde gegevens vrijelijk worden gedeeld met de onderzoeksgemeenschap via een aangepaste database die is gecreëerd door de door Blueprint gefinancierde Connectome Coordination Facility. Meer dan 100 publicaties zijn voortgekomen uit de eerste HCP-gegevensrelease.
HCP begon in september 2010 toen Blueprint 40 miljoen dollar toekende aan twee samenwerkende onderzoeksconsortia om de verbindingen van de menselijke hersenen in hoge resolutie in kaart te brengen. Deze twee belangrijke coöperatieve overeenkomsten kozen voor complementaire benaderingen om het complexe bedradingsschema van de hersenen te ontcijferen. Beide inspanningen bouwden voort op bestaande multidisciplinaire samenwerkingsverbanden en gebruikten een aanpak met meerdere hoofdonderzoekers die een streng systeem van organisatie en toezicht op elk programma boden.
De twee onderzoeksconsortia die werden opgericht om deze complementaire vijfjarige projecten na te streven, waren:
Het WU/Minn Project
Washington University in St. Louis/University of Minnesota/Oxford University (het WU-Minn HCP-consortium) – mede geleid door Dr. David Van Essen en Dr. Kamil Ugurbil – had tot doel de menselijke hersenschakelingen in 1200 gezonde volwassenen uitvoerig in kaart te brengen met behulp van geavanceerde methoden van niet-invasieve neuro-imaging.
The Harvard/MGH-UCAL Project
Massachusetts General Hospital/Harvard University and the University of California Los Angeles (UCLA) – mede geleid door dr. Bruce Rosen en Dr. Arthur Toga – hebben zich ten doel gesteld een nieuwe magnetische resonantie beeldvormer te maken die geoptimaliseerd is voor het meten van connectoom gegevens.
Voor meer informatie zie het NIH persbericht, “$40 million awarded to trace human brain’s connections.”
Connectome Programma’s
Lifespan Connectome
Voortbouwend op het succes van de HCP, lanceerde Blueprint de tweede fase van het Connectome Programma door het creëren van de Lifespan Connectome in 2015. Terwijl de onderzoeksdeelnemers in de oorspronkelijke HCP-studies 22-35 jaar oud waren, breidde de Lifespan Connectome de gegevensverzameling uit van gezonde proefpersonen van alle leeftijden. De resulterende drie programma-aankondigingen richtten zich op verschillende leeftijdscohorten: 0-5 jaar oud (RFA-MH-16-160), 5-21 jaar oud (RFA-MH-16-150), en 36-90+ jaar oud (RFA-AG-16-004). In totaal zullen deze projecten de lange-afstands hersenverbindingen en hun variabiliteit in ongekend detail in kaart brengen bij meer dan 3.000 kinderen en volwassenen in de Verenigde Staten. Dankzij de krachtige nieuwe hulpmiddelen en technologieën die door HCP worden gegenereerd, wordt de monumentale taak van het in kaart brengen van menselijke hersencircuits naarmate we ouder worden een realiteit.
Bekijk alle Lifespan Connectome-projecten
Disease Connectome
Naast het uitbreiden van de leeftijdsverdeling van HCP-onderzoeksdeelnemers, investeerde in 2014 een subset van zes Blueprint-instituten in het verzamelen van connectoomgegevens van proefpersonen met bepaalde klinische diagnoses. De Connectomes Related to Human Disease Funding Opportunity Announcement, ondersteund door het National Eye Institute (NEI), National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA), National Institute on Aging (NIA), National Institute on Drug Abuse (NIDA), National Institute of Mental Health (NIMH), en National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS), heeft veertien projecten toegekend in FY2015 en FY2016. Deze omvatten onderzoeken naar het structurele en functionele connectoom in subtypes van de ziekte van Alzheimer; menselijke connectomen voor slechtziendheid, blindheid en herstel van het gezichtsvermogen; het epilepsie connectome project; het Amish connectome project voor geestesziekten; connectomen met betrekking tot angst en depressie bij adolescenten; connectomische beeldvorming in familiale en sporadische frontotemporale degeneratie; menselijk connectome project voor vroege psychose; en connectomics van hersenveroudering en dementie. Deze ziekte connectome projecten banen de weg naar een gedetailleerd begrip van hoe hersencircuits verschillen in psychiatrische en neurologische ziekten.
Bekijk alle Ziekte Connectome projecten
Data Coordinating Center
De Connectome Coordination Facility, gefinancierd door Blueprint in 2015, onderhoudt een centrale data repository voor Human Connectome gegevens verzameld van de oorspronkelijke HCP consortia, evenals andere onderzoekslaboratoria. De coördinatiefaciliteit biedt ook een helpdesk om de onderzoeksgemeenschap te adviseren over de beste dataverzamelingsstrategieën die harmonisatie tussen nieuwe en bestaande data mogelijk maken. Informatie over het HCP is te vinden op de website van de Connectome Coordination Facility. De langetermijnopslag van HCP-gegevens wordt verzorgd door het NIMH Data Archive.