يتعاون Allen Institute مع AWS لبناء أول خريطة للدماغ على الإطلاق

مثلما يعتبر الجدول الدوري أساسيًا للكيمياء ، وقد أحدث مشروع الجينوم البشري ثورة في علم الوراثة الحديث ، فقد تعاون الباحثون في معهد ألين لعلوم الدماغ مع خدمات أمازون ويب لإنشاء ما يمكن أن يصبح موردًا جديدًا “تحويليًا” لمجال علم الأعصاب.

أعلنت AWS يوم الأربعاء أن تقنيتها ستدعم معهد Allen حيث يقوم ببناء خريطة للدماغ البشري ، تسمى Brain Knowledge Platform. تم تصميم هذه المنصة ، وهي الأولى من نوعها ، لتكون مرجعًا كاملاً للخلايا الفردية في الدماغ ، ويجب أن تعمل في النهاية كأكبر قاعدة بيانات مفتوحة المصدر لخلايا الدماغ في العالم.

لبناء النظام الأساسي الجديد ، يستخدم معهد ألين تقنيات الجينوميات أحادية الخلية. يقيس الباحثون الجينات التي تستخدمها خلايا الدماغ الفردية لإنشاء “بصمة الخلية” ، وسيتم تجميع الخلايا التي لها بصمات أصابع مماثلة في “أنواع الخلايا” ، مما ينتج عنه خريطة عالية الدقة للدماغ بأكمله.

بمجرد اكتمال المرجع ، يجب على العلماء فهم الروابط بين علم الوراثة والوظائف المعرفية المختلفة بشكل أفضل. يعتقد الباحثون أن المنصة يمكن أن توفر رؤى حول سبب حدوث أمراض مثل الزهايمر وباركنسون.

قال الدكتور إد لين ، كبير الباحثين في معهد ألين لعلوم الدماغ ، خلال عرض تقديمي حول المنصة في واشنطن العاصمة ، “هذا يشبه الجدول الدوري للدماغ”. من أي وقت مضى من الوصول إليها من قبل “.

معهد ألين هو معهد أبحاث غير ربحي مقره في سياتل. يتكون من عدة معاهد مختلفة ، بما في ذلك معهد يركز على علم الأعصاب ، وربما يشتهر بإنشاء عدد من مصادر البيانات المختلفة واسعة النطاق.

ولكن على الرغم من أن البيانات في معهد ألين ليس غريباً ، إلا أن هناك مئات المليارات من الخلايا في الدماغ – لذا فإن إنشاء مرجع مثل منصة معرفة الدماغ يعني أنه سيتعين على الباحثين التعامل مع كميات هائلة من البيانات.

وقال لين خلال إفادة للصحفيين يوم الأربعاء “إننا نواجه فقط هذه المشكلات الهائلة الهائلة المتعلقة بحجم البيانات”. “حجم البيانات يزداد حجمًا وأكبر.”

على هذا النحو ، يستفيد معهد Allen Institute من الحوسبة السحابية والتعلم الآلي من AWS لتوحيد بيانات الدماغ المعقدة ودمجها في مكان واحد.

عند إجراء بحث يتضمن علم الوراثة والتصوير ، غالبًا ما يعمل العلماء باستخدام بيتابايت وحتى إكسابايت من البيانات. قال الدكتور رولاند إلينج ، مدير الصحة الدولية للقطاع العام في AWS ، في المؤتمر الصحفي إن استهلاك 40 بيتابايت من البيانات سيتطلب من شخص ما مشاهدة فيديو بدقة 4K لمدة 24 ساعة في اليوم ، سبعة أيام في الأسبوع ، لمدة 100 عام.

من المتوقع أن تستمر كمية البيانات المتاحة للباحثين في النمو في السنوات القادمة ، لكن لين قال إن هناك أيضًا الكثير من بيانات الدماغ الموجودة في مجال علم الأعصاب. وقال إن المشكلة تكمن في أن الكثير منها غير منظم ولا مركزي ، مما يجعل من الصعب على الباحثين الوصول إليه.

يخطط معهد Allen Institute لاستخدام تقنية AWS لتفسير هذه البيانات المتباينة بنجاح حتى لو تم تخزينها عبر تنسيقات ومواقع مختلفة ، والتي قال لين إنها ستعمل على إضفاء المزيد من الديمقراطية على الوصول إلى المعرفة وجمع أجزاء من مجتمع علم الأعصاب معًا.

وقال: “بينما هذا حقًا في مراحله الأولى الآن ، فإن الهدف من منصة Brain Knowledge Platform هو تحويل هذا المشهد المجزأ لمعلومات علم الأعصاب إلى نظام بيئي موحد”.

سيعمل معهد ألين على بناء منصة معرفة الدماغ على مدى السنوات الخمس المقبلة. قال لين إنه لا يزال في مراحله الأولى ، لكن إمكانات التكنولوجيا هائلة.

وقال: “إذا تمكنا من القيام بذلك ، تخيل التأثير على الميدان”. “يمكننا توحيد الأجزاء المتباينة من المجال التي لا يمكنها التحدث مع بعضها البعض في الوقت الحالي. يمكننا تسريع فهمنا لوظائف الدماغ ، وكذلك الأساليب الجديدة لعلاج الأمراض.”