Medische implicaties van Open Source Neuroscience

Via onze eerdere Open Science-artikelen hebben we ons gericht op verschillende gebieden over het belang van de goedkeuring van een open source-aanpak in wetenschap en technologie. Laten we nu dieper in het spectrum duiken door naar een aantal belangrijke aspecten van neurowetenschap te kijken.

In dit nieuwe artikel over open wetenschap gaan we natuurlijk beginnen met neurowetenschap met een open source-perspectief, en kijken we naar de medische implicaties ervan op het gebied van geneeskunde en daarbuiten. We praten in het bijzonder over moderne neurowetenschappen en kijken ook naar enkele van zijn branches, waar Open Source een groot voordeel blijkt te zijn. Onderweg door deze lezing zullen we ook enkele FOSS-ontwikkelingen in neurowetenschappen verkennen.

Laten we beginnen met deze opmerkelijke video waarin verschillende gevallen van hersendialogen worden belicht. Dr. Daniel Amen legt duidelijk uit hoe elk brein anders moet worden gediagnosticeerd, elke methode kan zo uniek zijn.

Wat is neurowetenschappen?

Anatomie van twee representatieve neuronen in de hersenen en een synaps tussen hen. Pad van elektrische stroom aangegeven met gele pijlen. Inzet, close-up beeld van de synaps. Illustratie aangepast van de Alzheimer Ziekte Onderwijs en Verwijzing Centrum, National Institutes on Aging, US National Institutes of Health | Caption Source | Afbeeldingsbron

Het basisidee van Neuroscience is de studie van het zenuwstelsel door huidige en evoluerende wetenschappelijke methoden. Het gaat allemaal om een ​​uitgebreid en uitgebreid netwerk van neuronen en synapsen, niet alleen beperkt tot de hersenen, maar ook daarbuiten.

Waarom is Neuroscience zo belangrijk?

De sleutel tot het begrijpen van verschillende neurologische en psychiatrische stoornissen zoals schizofrenie, de ziekte van Alzheimer en vele andere uitdagende ziekten, is afhankelijk van de nieuwste ontwikkelingen in Clinical Neuroscience.

Neuroengineering

Het aannemen van een technische benadering om neurale systemen beter te begrijpen, te repareren en te verbeteren staat bekend als Neuroengineering. In de moderne neurowetenschappen kan neuroengineering van groot belang zijn vanwege zijn onbegrensde perspectieven om verbinding te maken met cognitie en de grijze materie te begrijpen. Een hulpmiddel waarnaar in dit domein zeer vaak wordt verwezen, is een Brain-Computer Interface (BCI).

De volgende video brengt je het verhaal achter OpenBCI, een door Open Source aangedreven interface die meer dan een dubbel doelwitfinancieringsdoel op Kickstarter ontving.

Open Ephys is een ander Open Source Initiative voor Neuroscience-hardware. De belangrijkste motivatie achter Open Ephys was om bewustzijn te creëren over hoe Open Source:

  • Elimineert redundantie
  • Verlaagt de kosten
  • Verhoogt de productiviteit

Lees hier over een gerelateerd artikel. Hun verhaal belicht alle fundamentele ideeën achter Open Ephys.

Prothetiek en verbeteringen

Niet meer alleen gehandicapten inschakelen, praten over super-menselijke vaardigheden!

Kortom, een prothese is een vervanging voor elk deel van het lichaam. Maar een verbetering kan iets zijn met een functie die niet bestaat in zijn natuurlijke vorm!

Reeds vele jaren ontwikkelen neuroengineers over de hele wereld neurale protheses, gebouwd met ontwerpen op basis van verschillende hardwarekaders. Sommige van deze neuro-prothesen zijn nu zo geavanceerd dat ze nauwelijks een merkbaar verschil in bruikbaarheid hebben.

Verbazingwekkende neurale ontwerpen hebben het nu mogelijk gemaakt om mensen te helpen dingen te doen die ze dachten dat ze niet meer konden. Maar daar houdt het niet op. Deze protheses hebben mensen nu in staat gesteld ongelofelijke bovenmenselijke taken met gemak uit te voeren. Kinda geeft je een hint naar DC's Cyborg eh? Hoe ver zijn we van fictie?

Nou, de echte wereld kent Neil Harbisson, als de eerste cyborg op de planeet. Als je nieuwsgierig bent, bekijk dan de volgende TEDx-video om te weten wat de reis van het worden van een cyborg kan zijn:

Interessant genoeg probeerde een nieuwsgierige ontwikkelaar op GitHub hetzelfde experiment uit als beschreven in Neil's TEDx-video met Python om dezelfde resultaten te demonstreren.

Al deze cybernetische hardware waar we het over hadden, wordt meestal door de gemeenschap verzorgd door Open Source-software, waardoor het gemakkelijker wordt om problemen aan te pakken die de gebruiker tegenkomt. Het is altijd gemakkelijker om een ​​medische verbetering te herstellen of te kalibreren als de software die erop draait Open Source is.

neuroinformatica

Net zoals Bioinformatics, zoals we in ons vorige wetenschappelijke artikel hebben besproken, kunnen we Neuro-informatica definiëren door dezelfde definitie opnieuw te bekijken:

Neuro-informatica is een interdisciplinair vak dat Computer Science en Neuroscience verenigt en dat bestaat uit het ontwikkelen van computationele methoden en softwaretools voor het analyseren en interpreteren van neurologische gegevens.

Computational Neurology en Neuroinformatics hebben dezelfde verschillen die Computational Biology en Bioinformatics hebben tussen elkaar zoals we eerder hebben besproken.

U vraagt ​​zich misschien af ​​om de zinnen "Computational Neurology" en "Computational Neuroscience" te gebruiken. Er is een zeer fundamenteel verschil tussen de twee termen. Neurologie is een tak van Neuroscience om neurologische systemen te bestuderen met een medisch perspectief, om ziekten gerelateerd aan het zenuwstelsel aan te pakken, terwijl neurowetenschappen in het algemeen alles kunnen zijn over het zenuwstelsel. Lees hier meer over hen.

Open Source Neuroscience

De open brief waaraan meer dan 200 mensen uit wetenschappers, innovators en onderzoekers zich hebben gecommitteerd om een ​​open source-aanpak aan te nemen in al hun onderzoeksinspanningen in neurowetenschappen, is te vinden op opensourceforneuroscience.org. Hierdoor ontstond de Open Source Neuroscience-beweging.

Al deze mensen zijn tot een nobel akkoord gekomen, gevolgd door een conferentie getiteld Collaborative Development of Data-Driven Models of Neural Systems, gehouden op september 2016 op de Janelia Research Campus.

Het betreffende artikel getiteld "Een verbintenis tot open source in neurowetenschappen" is open toegang en is beschikbaar in het Cell-tijdschrift Neuron, dat een zeer doordachte verklaring bevat:

Er kunnen veel interpretaties zijn van wat "zou moeten" worden gedeeld, maar er moet een overgang zijn van de oude houding dat er geen verplichting of motivatie is om enige code geassocieerd met een publicatie vrij te geven, een denkrichting dat de codeversie de wetenschappelijke waarde van een publicatie en bieden voordelen voor het lab en de gemeenschap in het algemeen.

Dit initiatief zal veel helpen bij het versterken van eerlijke onderzoekspraktijken over een dergelijk gevoelig onderwerp dat zo nauw verbonden is met het begrijpen en diagnosticeren van psychiatrische stoornissen. De reden hiervoor is dat wanneer iemand een paper indient bij een met Neuroscience gerelateerd dagboek, elke softwarebroncode die voor dat onderzoek is gebruikt, ook beschikbaar moet worden gemaakt. Hierdoor wordt een sterkere validatie van het onderzochte onderzoekspaper vastgesteld.

Open Neuroscience is een informatiearchief met een zeer vergelijkbare ideologie. Het slaat projectkoppelingen op sites zoals GitHub op die alleen rond Neuroscience draaien. De repository is gebouwd met behulp van een netwerk van medewerkers met één gemeenschappelijk doel: interessante open source-projecten met betrekking tot neurowetenschappen bij te houden en te beheren.

Laten we nu kijken naar de implicaties van alles wat we hierboven bespraken in termen van medische neurowetenschappen.

Open Source Brain Initiative

Het Open Source Brain Initiative is gebaseerd op het simuleren van verschillende delen van het menselijk brein om het beter te begrijpen.

Wanneer we het hebben over klinische neurowetenschap is een verplichting om een ​​open source-aanpak strikt te volgen zeer noodzakelijk om transparante onderzoeksinspanningen en een probleemloze diagnose en behandeling te garanderen.

Neurotica

Neurotica is een open-source Neuroscience-bibliotheek voor Mathematica (een modern technisch computersysteem dat de meeste gebieden van technisch computergebruik omvat). Met name de Neurotica-bibliotheek heeft enkele zeer interessante functies, waaronder een voor het verwerken van 3D MRI-gegevens.

Neuropharma

Zoals we al weten, verwijst de term pharma naar de geneeskunde in het algemeen, neuropharma verwijst specifiek naar medicijnen die alleen voor neurologische of psychiatrische aandoeningen zijn gemaakt.

Open Source Neuropharma

Open Molecular Neuroscience volgt een Open Source Pharma-aanpak om betere samenwerkingen te verzekeren bij het verbeteren van bestaande medicijnen of bij het ontwikkelen van nieuwe geneesmiddelen ter bestrijding van schizofrenie en andere psychiatrische stoornissen, wat het belangrijkste idee achter Open Source Neuropharma is.

Open Source Neuroscience heeft grote invloed op Open Source Neuropharma. Deze benaderingen zullen leiden tot betere transparante praktijken bij de ontwikkeling van neurodrugs.

Het gebruik van Open Source Software en Linux in Clinical Neuroscience zal zorgen voor een beter begrip van elk onderzoeksdoel dat is gericht op betere neurofarmacologie, vooral bij samenwerkingsinitiatieven onder neurowetenschappers en onderzoekers. De basis hiervoor is al gelegd via Open Source Pharma (besproken in ons vorig open science-artikel).

Schizofrenie is bijvoorbeeld een neurologische ziekte die optreedt als gevolg van een neurodegeneratieve stoornis die aanleiding geeft tot hallucinaties en wanen. Deze hallucinaties en wanen kunnen de neiging hebben om zichtbaar, hoorbaar of zintuiglijk te zijn. Neurodrugs worden tot op de dag van vandaag ontwikkeld om Schizofrenie het hoofd te bieden door deze symptomen te onderdrukken of te verlichten.

Het OPTICS-project is een initiatief dat is opgezet met als enig doel een open platform te bieden voor echte translationele wetenschap in onderzoek naar schizofrenie. Het is een geweldig voorbeeld van Open Science.

Het OPTICS-project wil de waarde aantonen van een openwetenschappelijke benadering om de werkzaamheid en veiligheid van geneesmiddelen die worden gebruikt voor de behandeling van schizofrenie en schizofrenie als een ziekte, inclusief natuurlijke voorgeschiedenis, subtypen en etiologie, beter te begrijpen. De bedoeling is bij te dragen aan de ontwikkeling van nieuwe onderzoeksontwerpen en analysemethoden voor ongelijksoortige gegevenstypen die gebruikmaken van bestaande gegevensbronnen.

Het is nu gemakkelijker om neurologische aandoeningen te diagnosticeren omdat de neuroscience-databases Open Source zijn via projecten zoals OPTICS.

Het overbruggen van de kloof tussen AI en neurowetenschap

Kunstmatige intelligentie en neurowetenschappen sluiten nauw met elkaar samen, omdat het onderzoek op basis van een van hen wordt geïnspireerd door het andere. Dus een continue inspanning is heel essentieel om ze bij elkaar te brengen.

Deze uitgebreide TEDx-lezing belicht veel belangrijke punten voor beide. Het vermeldt ook de betekenis van Open Source Neuroscience-initiatieven zoals het Human Brain Project en Numenta. Enkele andere geweldige initiatieven zijn NeuralEnsemble en CON.

Als u een softwareontwikkelaar bent en u wilt meedoen en bijdragen aan neurowetenschappen, dan is dit een uitstekende hulpbron om aan de slag te gaan. U kunt dit document ook op dezelfde controleren.

Samenvatting

Om de discussie kort samen te vatten, introduceerden we Neuroscience voor u met een Open Source-perspectief met enkele van zijn interessante vertakkingen. We verkenden twee belangrijke concepten, één gericht op neurotechnologie om medische en cybernetische verbeteringen aan te pakken en de andere die wordt aangestuurd via de Open Source Pharma-benadering naar Neuropharma, om betere psychiatrische geneesmiddelen te ontwerpen of te ontwikkelen. Ten slotte benadrukten we ook hoe AI en Neuroscience zo met elkaar gecorreleerd kunnen zijn.

Hoewel we door kunnen gaan met dit uitgebreide onderwerp van Neuroscience, hopen we dat we in staat waren om de essentiële zaken te behandelen en het basisidee achter Open Source Neuroscience te bieden met zijn medische voordelen.

Aanbevolen

Nadat iedereen dat al deed, doodde Adobe officieel Flash in 2020
2020
Meerdere tijdzones toevoegen in Ubuntu 14.04
2019
Fedora 26 is vrijgegeven! Bekijk de nieuwe functies
2019