Początkowany w 2009 roku jako wielkie wyzwanie Blueprint, Projekt Human Connectome NIH (HCP) jest ambitnym przedsięwzięciem mającym na celu stworzenie mapy ścieżek neuronalnych, które leżą u podstaw funkcjonowania ludzkiego mózgu. Nadrzędnym celem projektu jest pozyskanie i udostępnienie danych na temat strukturalnych i funkcjonalnych połączeń w ludzkim mózgu. Dzięki temu znacznie zwiększą się możliwości obrazowania i analizy połączeń mózgowych, co zaowocuje lepszą czułością, rozdzielczością i użytecznością, a tym samym przyspieszy postęp w rozwijającej się dziedzinie koneksomiki człowieka. Zrozumienie tych wzorców okablowania w obrębie i pomiędzy jednostkami pomoże naukowcom rozpocząć rozszyfrowywanie sygnałów elektrycznych, które generują nasze myśli, uczucia i zachowania.
Konsorcja
HCP stworzył oszałamiające mapy włókien neuronowych przecinających mózg. Zrewolucjonizował mapowanie połączeń w ludzkim mózgu i położył fundamentalne podwaliny pod wykorzystanie środków obrazowania mózgu jako pomocy w diagnozowaniu chorób. HCP miał transformujący wpływ na tę dziedzinę, torując drogę do szczegółowego zrozumienia, w jaki sposób nasze obwody mózgowe zmieniają się wraz z wiekiem i jak różnią się w chorobach psychiatrycznych i neurologicznych. W sumie, HCP doprowadzi do znacznego postępu w naszym zrozumieniu tego, co czyni nas unikalnie ludzkimi i ustawi scenę dla przyszłych badań nieprawidłowych obwodów mózgowych w wielu zaburzeniach neurologicznych i psychiatrycznych.
Postęp techniczny osiągnięty już w HCP przekształcił pole i pozwolił społeczności badawczej neurobiologii na agregację danych w bezprecedensowy sposób. Co ważne, wszystkie dane uzyskane przez HCP są swobodnie udostępniane społeczności badawczej poprzez dostosowaną bazę danych stworzoną przez finansowany przez Blueprint Connectome Coordination Facility. Ponad 100 publikacji powstało z początkowego wydania danych HCP.
HCP rozpoczął się we wrześniu 2010 roku, kiedy Blueprint przyznał 40 milionów dolarów dwóm współpracującym konsorcjom badawczym w celu mapowania połączeń ludzkiego mózgu w wysokiej rozdzielczości. Te dwie duże umowy o współpracy przyjęły komplementarne podejścia do rozszyfrowania skomplikowanego schematu połączeń w mózgu. Oba działania opierały się na istniejącej multidyscyplinarnej współpracy i stosowały podejście oparte na przywództwie wielu PI, które zapewniało rygorystyczny system organizacji i nadzoru każdego programu.
Dwa konsorcja badawcze, które zostały utworzone w celu realizacji tych uzupełniających się pięcioletnich projektów to:
The WU/Minn Project
Washington University in St. Louis/University of Minnesota/Oxford University (konsorcjum WU-Minn HCP) – kierowane wspólnie przez dr Davida Van Essena i dr Kamila Ugurbila – miało na celu kompleksowe zmapowanie obwodów ludzkiego mózgu u 1200 zdrowych dorosłych osób przy użyciu najnowocześniejszych metod nieinwazyjnego neuroobrazowania.
Projekt Harvard/MGH-UCAL
Massachusetts General Hospital/Harvard University i University of California Los Angeles (UCLA) – prowadzony wspólnie przez dr. Bruce’a Rosena i dr Arthura Toga – postanowiły stworzyć nową kamerę rezonansu magnetycznego zoptymalizowaną do pomiaru danych dotyczących połączeń międzykomórkowych.
Więcej informacji można znaleźć w komunikacie prasowym NIH, „$40 million awarded to trace human brain’s connections.”
Programy Connectome
Lifespan Connectome
Budując na sukcesie HCP, Blueprint uruchomił drugą fazę programu Connectome, tworząc Lifespan Connectome w 2015 roku. Podczas gdy uczestnicy badań w oryginalnych badaniach HCP byli w wieku 22-35 lat, Lifespan Connectome rozszerzył gromadzenie danych od zdrowych osób w każdym wieku. Powstałe w ten sposób trzy ogłoszenia programowe koncentrowały się na różnych kohortach wiekowych: 0-5 lat (RFA-MH-16-160), 5-21 lat (RFA-MH-16-150) oraz 36-90+ lat (RFA-AG-16-004). Łącznie projekty te pozwolą na bezprecedensowe, szczegółowe odwzorowanie długodystansowych połączeń mózgowych i ich zmienności u ponad 3000 dzieci i dorosłych w całych Stanach Zjednoczonych. Dzięki potężnym nowym narzędziom i technologiom generowanym przez HCP, monumentalne zadanie mapowania obwodów ludzkiego mózgu wraz z wiekiem staje się rzeczywistością.
Zobacz wszystkie projekty Lifespan Connectome
Disease Connectome
Oprócz rozszerzenia dystrybucji wiekowej uczestników badań HCP, w 2014 roku podzbiór sześciu instytutów Blueprint zainwestował w zbieranie danych connectome od osób z określonymi diagnozami klinicznymi. W ramach Connectomes Related to Human Disease Funding Opportunity Announcement, wspieranego przez 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) oraz National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) przyznano czternaście projektów w latach FY2015 i FY2016. Obejmowały one badania nad strukturalnym i funkcjonalnym connectomem w podtypach choroby Alzheimera; ludzkie connectomy dla słabego widzenia, ślepoty i przywracania wzroku; projekt connectomów dla epilepsji; projekt connectomów dla Amiszów dotyczący chorób psychicznych; connectomy związane z lękiem i depresją u nastolatków; obrazowanie connectomowe w rodzinnym i sporadycznym zwyrodnieniu czołowo-skroniowym; projekt ludzkich connectomów dla wczesnej psychozy; oraz connectomika starzenia się mózgu i demencji. Te projekty Connectome choroby torują drogę w kierunku szczegółowego zrozumienia, jak obwody mózgu różnią się w chorobach psychiatrycznych i neurologicznych.
Zobacz wszystkie projekty Disease Connectome
Data Coordinating Center
The Connectome Coordination Facility, sfinansowany przez Blueprint w 2015 roku, utrzymuje centralne repozytorium danych dla danych Human Connectome zebranych z oryginalnych konsorcjów HCP, a także innych laboratoriów badawczych. Coordination Facility oferuje również help desk doradzający społeczności badawczej w zakresie najlepszych strategii zbierania danych, które pozwolą na harmonizację pomiędzy nowymi i istniejącymi danymi. Informacje na temat HCP można znaleźć na stronie internetowej Connectome Coordination Facility. Długoterminowe przechowywanie danych HCP jest zapewnione przez NIMH Data Archive.