Neurowetenschappers zijn er al tientallen jaren mee bezig, maar de behandeling van hersenziekten zoals Alzheimer en Parkinson vordert traag. Dit komt doordat de hersenen het meest complexe orgaan zijn. Ze zijn ook het meest ontoegankelijk om te bestuderen. Datasets die verzameld worden voor onderzoek naar het brein zijn uitgebreid, maar ongelijksoortig. Ze bestaan vaak niet in een universele wetenschappelijke taal.
Tegelijkertijd komen neurologische aandoeningen steeds vaker voor, ook in Nederland. Het RIVM verwacht dat in 2040 ruim 1 miljoen Nederlanders lijden aan (de gevolgen van) Parkinson, dementie en beroertes. Met financiering van de National Institutes of Health (NIH) uit de USA en technologie van Amazon Web Services (AWS), leidt het Allen Institute een initiatief om dit hopelijk te veranderen door een kennisplatform voor de hersenen te bouwen. Dit is het Brain Knowledge Platform.
Het werk aan het Brain Knowledge Platform bestaat uit twee onderdelen. Eén onderdeel richt zich op het maken van een nieuwe kaart van het hele brein met cellulaire resolutie. Het andere deel bestaat uit het gebruik van deze hersenkaart om de grootste open source database van hersenceldata ter wereld te creëren. Het zal de eerste in zijn soort zijn die enorme datasets over de structuur en functie van hersenen verzamelt en standaardiseert.
Betere diagnose
Het uiteindelijke doel van het Allen Institute is om een hulpmiddel te creëren dat betere diagnose en behandeling mogelijk maakt van neurologische stoornissen en ziekten. En ook naar mentale gezondheidsproblemen. “Scheikunde heeft het periodiek systeem. En genomica heeft de menselijke genoomkaart die een transformerende rol heeft gespeeld. Neurowetenschap heeft een vergelijkbare basis nodig, die het platform voor hersenkennis zal helpen creëren,” aldus Lein.
Gedetailleerde cel-atlassen
De focus van het platform is eencellige genomica. Dankzij nieuwe technologieën die de genen meten die in individuele hersencellen worden gebruikt, kunnen onderzoekers nu de complexiteit van de hersencellen en de genen die cellen hun verschillende functies geven, beter begrijpen. Deze zeer gedetailleerde cel-atlassen zullen onderzoekers helpen om de oorsprong van ziekten te begrijpen en uiteindelijk clinici in staat stellen om de oorzaak van ziekten zoals Alzheimer en Parkinson te achterhalen.
200 miljard hersencellen
Dankzij cloud computing kunnen de gegevens van de ongeveer 200 miljard hersencellen worden opgeslagen, geanalyseerd en gebruikt als een open source tool die uiteindelijk zal worden gebruikt door artsen die behandelingen voor en genezing van hersenziekten zoeken. High performance computing op AWS en Amazon SageMaker helpen het Allen Institute bij het beheren van al deze data en bij het schalen van meerdere workloads. Het instituut gebruikt artificial intelligence (AI) en machine learning (ML) diensten van AWS – en is van plan om in de toekomst generatieve AI te implementeren om grote, complexe multimodale data om te zetten in bruikbare inzichten voor artsen.
Project van vijf jaar
Men is nog maar net begonnen met dit vijf jaar durende project om het menselijk brein in kaart te brengen. Het project heeft de potentie om nieuwe deuren te openen – niet alleen in de neurowetenschappen, maar in de hele geneeskunde.
