Informatikk og matematikk endrer hjerneforskningen. I fremtiden vil datasimuleringsprogrammer kunne forutsi hvem som får Alzheimers, og matematiske modeller brukes til å teste ut medisiner.
Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.
Det er få områder i forskningsverdenen hvor det er viktigere med tverrfaglig samarbeid enn i hjerneforskningen, mener Gaute Einevoll (t.v.) og Jan Bjaalie.
Det krever imidlertid samarbeid på tvers av faggrenser, ifølge fysikkprofessor Gaute Einevoll ved Universitetet for miljø og biovitenskap (UMB) og professor i medisin Jan Bjaalie ved Universitetet i Oslo.
– Vi to kommer fra helt forskjellige disipliner, men jobber mot samme mål: Å forstå og beskrive hjernen for deretter å bruke kunnskapen til å forebygge og behandle sykdommer. Dette er store og viktige problemstillinger på både individ- og samfunnsnivå, påpeker Bjaalie.
– Det er få områder i forskningsverdenen hvor det er viktigere med tverrfaglig samarbeid enn i hjerneforskningen. Mens mange andre fagområder kommer langt med krefter fra egne rekker, er hjerneforskning avhengig av bidrag fra mange forskjellige fagdisipliner, sier Einevoll.
Gratis hjerneatlas
I flere år har de derfor jobbet med å få opp andre forskeres øyne for fagområdet nevroinformatikk og å utvikle nye nevroinformatiske metoder for bruk i egen og andres forskning.
Nevroinformatikk handler om å kombinere nevrovitenskapelig forskning, altså forskning på hjernen, med verktøy fra informatikk, matematikk, statistikk og fysikk.
Målet er å utvikle nye verktøy som kan være avgjørende for å gjøre store framskritt når det gjelder å forstå nervesystemet.
Blant annet utvikler forskerne databaser som gjør det mulig å lagre, dele og analysere store mengder data om alt fra molekyler og celler i hjernen til sykdom og aldring.
Ett eksempel er det gratis elektroniske oppslagsverket Allen Brain Atlas med tredimensjonale data fra menneskers hjerne og kart over genene som aktiveres i de ulike hjernedelene.
Nevrovitenskapens Wikipedia
(Illustrasjon: iStockphoto)
– Man kan se på delingen av informasjon som en slags nevrovitenskapens Wikipedia. Alle kan bidra med informasjon, og alle kan benytte seg av den, forklarer Einevoll.
– Det at man får tilgang til helt andre kombinasjoner av data, revolusjonerer forskningen ved at man kan teste hypoteser som man ikke engang kunne våge å stille spørsmål ved tidligere. Nye dører åpnes, og man går inn i helt nye rom, forklarer Bjaalie.
Ett eksempel er at forskere nå er i ferd med å lage metoder basert på magnetisk resonansavbildning (MRI) for å oppdage pasienter som kan være i faresonen for å utvikle Alzheimers sykdom.
– Da trengs målinger fra et stort antall hjerner, og datadeling mellom ulike forskningsgrupper er derfor essensielt, ifølge Einevoll.
Kan teste legemidler
I flere århundrer har fysikerne laget matematiske modeller av naturen rundt oss, som Isaac Newtons lov for kraft og bevegelse eller Galileo Galileis lov om fritt fall.
I nevroinformatikken utvikler forskere matematiske modeller basert på observasjoner og teorier som gjør det mulig å analysere det tilgjengelige datamaterialet om hjernen.
Einevoll og andre fysikere, matematikere og informatikere setter opp modellene og regner ut hva de forutsier. Medisinere og biologer som Bjaalie tar seg av målingene som ligger til grunn for hvordan modellene skal settes opp, og utfører eksperimentene som tester om modellene faktisk fungerer.
Annonse
Einevoll jobber med å lage modeller som beskriver funksjonen til nerveceller og nettverk av celler i hjernen.
– Det er fortsatt lenge før vi fullt ut forstår nettverkets egenskaper. Når vi etter hvert får utviklet nøyaktige matematiske modeller, vil vi for eksempel kunne teste hvordan legemidler som forandrer egenskaper til enkeltnerveceller, påvirker egenskapene til hele cellenettverket og hele hjernen, forklarer han.
