آزمایشگاه بین‌المللی مغز (IBL) محققانی از اروپا و آمریکا را با هدف فهم نحوه‌ی انتخاب و تصمیم‌گیری های مغز از سطح سلولی تا فعالیت هماهنگ و منسجم یک شبکه عصبی که منجر به بروز یک رفتار می‌شود، گرد هم خواهد آورد. آنها با مطالعه ی فعالیت و تعاملات تک نورون ها در نواحی مختلف مغز و در حین تصمیم‌گیری توسط حیوانِ مورد آزمایش، به این مهم دست پیدا خواهند کرد.
یک اتحاد جهانی برای علوم اعصاب
به گزارش انجمن علوم و فناوری‌های شناختی به نقل از نوروسافاری، در واقع IBL یک ابتکار عمل جهانی است، یک آزمایشگاه مجازی ست که بیست و یک آزمایشگاه علوم اعصاب برجسته و پیشتاز از چندین کشور سراسر جهان از جمله ایالات متحده آمریکا، بریتانیا، پرتغال، فرانسه و سوئیس را گرد هم آورده و به هم پیوند زده است. تقسیم بندی کار به این صورت است که نیمی از این آزمایشگاه ها کار عملی و آزمایشگاهی را انجام خواهند داد و نیمی دیگر از رویکردهای تئوری استفاده خواهند کرد تا فعالیت های نورونی حین تصمیم‌گیری در مغز را رمزگشایی کنند. هدف این پروژه توسعه ی یک نقشه ی عملکردی از فعالیت عصبی در مغز موش می باشد.
حمایت مالی این پروژه توسط بنیادهای Simons آمریکا و Trust Wellcome انگلیس صورت گرفته است. بودجه این پروژه قریب به ۱۱ میلیون یورو برآورد شده است. در نگاه اول این رقم ممکن است مبلغ خیلی زیادی جهت هماهنگی و اجرای آزمایش ها به نظر برسد اما در مقایسه با پروژه های قبلی انجام شده با هدف فهم مغز به شکلی باورنکردنی ارزان محسوب می شود. برای مثال در مقایسه با پروژه‌ی مغز آبی که میلیاردها دلار هزینه صرف انجامش شده است.
وقتی سؤال می شود که چه نیازی به چنین رویکرد هماهنگ و منسجمی با شرکت چندین آزمایشگاه هست، پروفسور الکساندر پوگت محقق IBL از دپارتمان علوم اعصاب بنیادی دانشگاه ژنو، اینگونه توضیح می‌دهند:” که پاسخ گویی به بسیاری از این سؤالات بزرگ که امروزه در علوم اعصاب با آن مواجه هستیم، در یک آزمایشگاه بسیار دشوار خواهند بود. پاسخ گویی به این سؤال‌ها نیازمند گستره ی وسیعی از خبرگان و کارشناسان تجربی و نظری دارد که دسترسی به آنان در یک دانشگاه و یک مرکز تحقیقاتی ممکن نیست.”
طراحی آزمایش ساده جهت فهمیدن پیچیدگی‌های مغز
تمامی گروه های آزمایشگاهی و تجربی, فعالیت نورون های نواحی گوناگون مغز را حین انجام یک رفتار ساده توسط موش ها اندازه‌گیری می‌کنند. موش ها باید از یک چرخ هدایتگر (چیزی شبیه به فرمان اتومبیل) LEGO steering استفاده کنند تا یک علامت سیاهرنگ را از جای خودش به چپ یا راست حرکت دهند و به مرکز یک صفحه‌ی سفید برسانند.
الکساندر توضیح می‌دهد:” موش باید تصمیم بگیرد که آیا محرک در سمت راست قرارگرفته است یا چپ و تصمیم‌گیری اش را با حرکت دادن چرخ و مسیر حرکت نشان می‌دهد.”
رویکرد هماهنگ و منسجم
چالش برانگیزترین جنبه‌ی این رویکرد IBL برقراری یک رویه ی آزمایشی منسجم بین آزمایشگاه هاست. هر چیزی که در رویه انجام آزمایش قرار دارد باید به طور دقیق در هر آزمایشگاه عیناً بازسازی و اجرا شود. در غیر این صورت مقایسه داده ها بین گروه های تحقیقاتی ناممکن خواهد شد.
در حقیقت، تمامی پارامترها از دستگاهی که موش ها از آن استفاده می‌کنند تا آموزشی که دریافت می‌کنند و تجهیزاتی که دانشمندان برای ثبت داده ها از آن ها استفاده می‌کنند باید از یک استاندارد تبعیت کنند.
پروفسور زاخ ماینن دیگر محقق IBL از موسسه تحقیقاتی لیسبون پرتغال اینطور بیان میکند:” استفاده از رویه های یکسان در انجام آزمایش ها، اختلافاتی که به طور معمول مانع یکپارچه سازی و اشتراک داده های آزمایشگاه های مختلف می‌شوند را از بین می برد. ما در این مسیر، قادر خواهیم بود تا داده ها را به اشتراک بگذاریم. بنابراین این کار یک آزمایش بزرگ محسوب می شود و در حقیقت فعالیت های این پروژه بین دو قاره تقسیم شده است.
وی همچنین افزود: “این پروژه، یک حرکت بزرگ در علوم اعصاب به حساب می آید چرا که تا به حال، به خاطر اختلافات در متدلوژی و کمبود انگیزه برای به اشتراک گذاری و استاندارد کردن داده ها، ترکیب نتایج و قرار دادن آن ها در یک قالب تئوری به نظر مشکل می رسیده است.
تصمیم‌گیری ها
این سؤال مطح است که چرا محققان بر سر این موضوع تحقیقاتی یعنی تصمیم‌گیری در مغز به تفاهم رسیده‌اند. الکساندر پاسخ داد:” زندگی، توالی از انتخاب هاست از بی‌اهمیت ترین تا پیچیده ترین.“
تحلیل و بررسی نورون ها، مدارات و نواحی مغزیِ درگیر در فرآیند تصمیم‌گیری, فراتر از کاری ست که در یک آزمایشگاه صورت گیرد؛ و مشکلی است که حل آن نیازمند یک متد یکپارچه است.
الکساندر همچنین شرح می‌دهد که کشف مکانیسم های دخیل در تصمیم‌گیری مشکل است و پیچیدگی این کار فراتر از ظرفیت های تنها یک آزمایشگاه است. دست یابی به چنین اندازه و مقیاسی از یافته ها که پیش از این هرگز بدان دست پیدا نشده بود، نیازمند یک ارتباط و همبستگی نزدیکی میان فرضیه تحقیقاتی و آزمایش‌های صورت گرفته است.
محققان بر آن شدند تا فعالیت الکتریکی نورون‌ها در تمامی نواحی مغز هنگامی که موش آزمون (task) یکسانی انجام می‌دهند را در تمامی آزمایشگاه ها ثبت کنند تا به یک فهم بی سابقه و بی بدیل از فعالیت عصبی دست پیدا کنند.
سپس متخصصان علوم اعصاب در حیطه‌ی نظری می‌توانند این داده ها را تفسیر کنند و به صورت هم زمان در گروه های IBL به اشتراک بگذارند و مدل هایی با جزییات بیشتر از فرآیند تصمیم‌گیری در مغز موش بسازند. این یافته ها می‌توانند به ارتقاء مطالعات علوم اعصاب انسانی نیز کمک کنند.
همراه با هم، به سمت مسیری جدید
رویکرد موازی و منسجم، یک مسیر جدید برای علوم اعصاب است؛ اما موفقیت این رویکرد در حوزه های دیگر علم مانند تحلیل ژنوم انسان و ساخت برخورد دهنده هادرونی بزرگ اثبات شده است.
محققان IBL به صراحت اعلام داشته اند که این رویکرد تشریک مساعی که در این پروژه اتخاذ شده است تحول بسیار هیجان انگیزی برای متخصصان علوم اعصاب است و بدون شک دریافت و فهم ما از فعالیت های درونی مغز را تغییر خواهد داد. البته این رویکرد هیچ گاه جایگزین کارهایی که پیش از این در آزمایشگاه ها صورت گرفته اند نخواهد شد.
پروفسور آنه چرچلند از آزمایشگاه Cold Spring Harbor نیویورک و محقق شرکت‌کننده در IBL بیان داشته که: “ما نسبت به پتانسیل این مدل باز و مشارکتی هیجان زده هستیم و باور داریم که این مدل ما را در فهم شکل‌گیری رفتارها در مغز یاری خواهد داد. این یک موقعیت منحصر به فرد، جهت گردهم آوری متخصصان برجسته‌ی مغز خواهد بود تا در کنار هم برای رفع چالش پیچیدگی عصبی مغز تلاش کنیم.”
بیست و یک گروه شرکت کننده در پروژه‌ی IBL از آزمایشگاه ها و لابراتوارهای زیر هستند:
_مرکز علوم اعصاب نظری، مرکز پزشکی دانشگاه کلمبیا
_مرکز تحقیقاتی Champalimaud برای ناشناخته ها
_ آزمایشگاه Cold Spring Harbor
_مرکز نوروتکنولوژی کلمبیا، دانشگاه کلمبیا
_آزمایشگاه پردازش قشر مغز، دانشگاه UCL
_دپارتمان علوم اعصاب پایه، دانشکده علوم دانشگاه ژنو
_دپارتمان زیست‌شناسی سلولی و مولکولی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی
_واحد علوم اعصاب محاسباتی Gatsby، دانشگاه UCL
_مرکز یادگیری و حافظه، دانشگاه تگزاس در آستین
_مرکز تحقیقاتی janelia، انستیتو پزشکی HHMI
_آزمایشگاه علوم اعصاب شناختی Ecole Normale Supérieure de پاریس
_آزمایشگاه محاسباتی و دینامیک عصبی، دانشگاه استنفورد
_موسسه علوم اعصاب پرینستون
_مرکز Sainsbury Wellcome برای مدارات عصبی و رفتار، UCL
_ مرکز wolfson تحقیقاتی بیومدیکال، UCL
لینک گزارش خبری در سایت Technology Networks:
Global Virtual Lab Will Solve the Secrets of the Brain, Using LEGO
| 
