Gjenskaper hjernen i superdatamaskiner

Hvis forskere klarer å simulere hvordan hele hjernen fungerer, kan det få stor betydning for helsa vår. I beste fall kan det bli mulig å helbrede Alzheimer og andre nevrologiske sykdommer.

Publisert
Regnekraft og informasjonsteknologi er uunnværlig for hjerneforskere. (Foto: Shutterstock)
Regnekraft og informasjonsteknologi er uunnværlig for hjerneforskere. (Foto: Shutterstock)

Human Brain Project

Skal systematisk samle inn og analysere data om hjernen og bygge hjernemodeller med så mange biologiske detaljer som teknisk mulig.

Skal bruke avanserte datasystemer og superdatamaskiner til å simulere hjernefunksjon, så langt som mulig i retning av hele hjernen.

Inkluderer 13 partnere fra 9 EU- og EØS-land, deriblant Norge.

Se også nettsiden til Human brain project

VERDIKT

Kjernekompetanse og verdiskaping i IKT (VERDIKT) er Forskningsrådets program for IKT. Programmet retter seg mot IKT-basert samhandling i bred forstand.

Mer om VERDIKT

IKT-konferanse 25.–26. april

Hør Bjålie fortelle om hjerneforskning og nevroinformatikk på VERDIKT-konferansen 25.–26. april på Gardermoen. Les mer om VERDIKT-konferansen 2012

Eldrebølgen er på vei inn mot land, og mange frykter at den vil bli en dramatisk utfordring for helsemyndighetene. Ettersom verdens befolkning blir eldre, vil mer enn en av tre bli påvirket av en form for hjernesykdom.

I befolkningen som helhet er det også slik at en tredel av all sykdom rammer hjernen og nervesystemet. Det er beregnet at slik sykdom årlig koster Norge rundt 80 milliarder kroner.

Bedre testing av medisiner

– Hjernesimulering, det vil si etterligninger av hvordan hjernen fungerer, gir oss en virkningsfull ny strategi for å møte disse utfordringene, påpeker Jan Bjålie, professor i medisin ved Universitetet i Oslo.

– Hvis vi ser på de mulige følgene av slik forskning i et månelandingsperspektiv, kan vi tenke oss at det i framtida vil bli mulig å helbrede for eksempel Alzheimer og Parkinson. Men det kreves betydelige ressurser, koordinering og samarbeid for å nå slike store mål, sier Bjålie, som også er blant hovedforedragsholderne på den årlige VERDIKT-konferansen nå i april.

Ved å simulere normal hjernefunksjon vil vi bedre kunne forstå hva som skjer i hjernen ved nevrologiske sykdommer som autisme, depresjon, Parkinson og Alzheimer. Det vil gjøre det lettere å forebygge sykdommene, og samtidig gi nye muligheter å teste medisiner på og forstå medisinenes virkningsmekanismer.

Satser på revolusjon

Hjernen er uten tvil det mest komplekse organet i kroppen. Human Brain Project nærmer seg hjernens mysterier på en helt ny måte. Mer enn 300 forskere fra Europa og andre deler av verden har deltatt i utarbeidelsen av prosjektplanene.

Prosjektet vil organisere data om hjernen på nye måter og plassere alt vi vet om hjernen, inn i datamodeller. Disse vil deretter brukes til å simulere aktivitet i hjernen i storskala datasystemer. Visjonen er å kunne simulere hele hjernen, og målet er ikke mindre enn å skape en revolusjon innen medisin og nevrovitenskap.

Teknologiutvikling som følge av den økte forståelsen av hvorledes hjernen behandler informasjon, er også et viktig mål.

Jan Bjålie og medarbeidere fra Senter for molekylærbiologi og nevroforskning (CMBN) ved UiO er med i nevroinformatikkdelen av prosjektet.

Lager hjerneatlas

Jan Bjålies forskningsgruppe bidrar i Human Brain Project, hvor målet er å simulere hele hjernen. (Foto: Elin Fugelsnes)
Jan Bjålies forskningsgruppe bidrar i Human Brain Project, hvor målet er å simulere hele hjernen. (Foto: Elin Fugelsnes)

– Nevroinformatikk er avgjørende for at forskere skal kunne gjøre avanserte hjernesimuleringer. Det handler om å kombinere nevrovitenskap, altså forskning på hjernen og nervesystemet, med verktøy fra informatikk, matematikk, statistikk og fysikk, forklarer Bjålie.

Han ledet oppbyggingen av International Neuroinformatics Coordinating Facility (INCF) de første tre årene fra starten i 2006 og er for tiden leder av den norske noden av denne organisasjonen.

INCF legger til rette for at forskere skal kunne dele, lagre og analysere stor mengder data om hjernen.  Det er gjennom dette arbeidet og pågående prosjekter i CMBN at Bjålies forskningsgruppe har fått muligheten til å delta i Human Brain Project.

Hjerneatlas er en av oppgavene det norske forskningsmiljøet har hovedansvar for. I stedet for kart over land, verdensdeler og hav inneholder hjerneatlasene bilder og informasjon som gjør det mulig å manøvrere i hjernen og dens strukturer.

Bilder av rotte- og musehjernen

– Digitale hjerneatlas fungerer ikke bare som oppslagsverk der informasjon er lagret, men som et miljø for å studere og analysere data, forklarer Bjålie.

Verktøy for analyse av informasjonen er enten integrert i atlassystemene eller gjøres tilgjengelig side om side med atlasene. Digitale hjerneatlas vil bli viktige når forskerne skal studere normal og unormal struktur og funksjon i hjernen.

Norge skal spesifikt jobbe med en utvidelse av Rodent Brain WorkBench som er en portal inn til ulike hjerneatlas. Mesteparten av dataene i databasen er høyoppløselige bilder som til sammen viser hele rotte- og musehjernen.