Ученые из США, Европы и Южной Америки сообщают, как новая веб-платформа облачных вычислений позволяет ученым отслеживать данные и анализировать их мозг, потенциально сокращая задержки в открытии.
Проект под названием brainlife.io, возглавляет Франко Пестилли, адъюнкт-профессор Блумингтонского колледжа искусств и наук Индианского университета, факультет психологии и мозговых наук и член Института сетевых наук IU, в сотрудничестве с коллегами по университету. В IU ускоряются исследования таких заболеваний, как слабоумие, спортивное сотрясение мозга и болезни глаз.
Новая статья по проекту была опубликована 30 мая в журнале Scientific Data.
"Ученые все чаще используют современные технологии, чтобы уменьшить количество человеческих ошибок в научно-исследовательской практике," сказал Пестилли, который основал жизнь мозга.io в 2017 году при поддержке Национального научного фонда и Microsoft.
"В этой статье описывается уникальный механизм, с помощью которого ученые всего мира могут обмениваться данными и анализами, что позволяет им воспроизводить результаты исследований и расширять их до новых границ человеческого понимания," добавил он. "Преимущество такой платформы – более быстрое исследование болезней мозга."
Система управляет всеми аспектами исследования, в которых люди более склонны к ошибкам, чем машины, например отслеживание данных и кода для анализа, хранение информации и создание визуализаций.
В IU, brainlife.io используется для продвижения исследований по многочисленным исследованиям в области здравоохранения. Примеры включают:
В новом документе "тематическое исследование" о том, как провести полное исследование, включая сбор, анализ и визуализацию данных, о жизни мозга.платформа io. В нем также описывается, как система сохраняет данные и анализирует их в единой цифровой записи для создания повторно используемых исследовательских ресурсов для использования другими учеными в своей работе.
"Мне нравится называть новую технологию процессом «апциклинга данных», – сказал Пестилли. "Новые записи о мозговой жизни, которые создают ученые и которыми они делятся.io может быть легко использован другими пользователями, чтобы выйти за рамки целей первоначального исследования."
Например, исследование черепно-мозговой травмы может потенциально объединить данные исследования болезни Альцгеймера, чтобы понять основные биологические механизмы в обоих состояниях.
Важно отметить, добавил Пестилли, что жизнь мозга.io предназначен для хранения и обработки данных, полученных с помощью диффузно-взвешенной магнитно-резонансной томографии – формы визуализации, в которой молекулы воды в мозге используются для создания высокодетализированной дорожной карты нервных путей в головном мозге, а также трактографии. Техническое моделирование D для визуального представления этих нервов и понимания сети связей, из которых состоит мозг.
"Использование этих методов визуализации произвело революцию в знаниях о сетях внутри мозга и о влиянии белого вещества мозга на поведение и болезни человека," Пестилли сказал. Он также генерирует огромные объемы данных, которые требуют серьезных компьютерных ресурсов для хранения и анализа.
Часть этой вычислительной мощности исходит от Microsoft, которая выбрала brainlife.io в качестве одного из первых восьми проектов, получивших выгоду от инициативы компании по предоставлению 3 млн долларов вычислительных кредитов проектам в рамках проектов NSF Big Data Spokes и Planning, частью которых является IU. Проект также поддерживается в рамках Инициативы NSF BRAIN, федерального проекта по созданию новых физических и концептуальных инструментов для понимания мозга.
IU вносит вклад в brainlife.io включают Соичи Хаяси, инженера-программиста из Института повсеместных технологий IU; аспиранты Брэд Кэрон, Линдси Китчелл, Брент Макферсон и Дэн Баллок; и студенты Имин Цянь и Эндрю Паттерсон. Баллок и Макферсон были поддержаны грантами Национальных институтов здравоохранения и NSF.
Среди дополнительных авторов статьи – исследователи из Университета Индианы, Мичиганского университета в Анн-Арборе, Северо-Западного университета, Университета Тренто в Италии и CONICET в Аргентине.
Что они говорят
"В этом исследовании представлены новые методы и платформы, которые помогают нейробиологам сотрудничать, преодолевая дисциплинарные границы, обмениваться данными, воспроизводить результаты и укреплять нейробиологию," сказал Курт Торфман, программный сотрудник NSF. "Подобные результаты демонстрируют приверженность NSF инициативе BRAIN и усилия по улучшению нашего понимания нейронной основы человеческого познания. Эти результаты имеют значение для наук о мозге, включая понимание нормальных функций мозга и улучшение результатов для более чем 1 миллиона американцев с заболеваниями мозга."
"Эта работа является новаторской, поскольку она объединяет данные мозга с отслеживаемыми ресурсами обработки, на которые можно ссылаться, а также мощными инструментами командной строки и визуализации," сказал Вани Мандава, директор по науке о данных в Microsoft Research. "Поддержка инновационных решений технических проблем, которые поддерживают новые идеи и методы лечения мозга – например, этот интерфейс, который продвигает открытые данные и воспроизводимые науки – является частью нашей исследовательской миссии в области науки о данных в Microsoft."