Die Kosten Sind Um Das Hundertfache Gesunken! Neue Forschungsergebnisse Der Gemeinnützigen Organisation E11 Bio Kartieren Verbindungen Zwischen Millionen Von Zellen Im Gehirn
Das menschliche Gehirn ist eine der komplexesten Strukturen im bekannten Universum. Es besteht aus etwa 100 Milliarden Neuronen, die jeweils über Tausende von Synapsen mit anderen Neuronen verbunden sind und so ein unvorstellbar komplexes Netzwerk bilden. Dieses Netzwerk steuert nicht nur unseren Körper, sondern prägt auch unsere Gedanken, Gefühle und unser Bewusstsein. Von einfachen Reflexen bis hin zu tiefgründigen philosophischen Überlegungen zeigt jede Funktion des Gehirns seine außergewöhnliche Komplexität.
Trotz jahrzehntelanger intensiver Erforschung des Gehirns ist unser Verständnis seiner Geheimnisse noch immer oberflächlich. Im Jahr 2021Unter den 125 aktuellsten wissenschaftlichen Themen der Welt, die Science veröffentlicht, stehen 16 in engem Zusammenhang mit der Gehirnforschung.Diese Fragen gehen an den Kern der Sache, beispielsweise: Wie arbeiten Struktur und Funktion des Gehirns zusammen? Wie beeinflussen komplexe neuronale Netzwerke Verhalten und Wahrnehmung? Diese ungelösten Rätsel offenbaren nicht nur die tiefgreifenden Herausforderungen der Hirnforschung, sondern spiegeln auch den dringenden Wunsch der Menschheit wider, die Funktionsweise des Gehirns zu erforschen.
Gleichzeitig werden Erkrankungen des Gehirns zu einer globalen Herausforderung. Die soziale Belastung durch Gehirnerkrankungen wie Depressionen, Alzheimer und Parkinson nimmt von Jahr zu Jahr zu. Allerdings sind die Möglichkeiten zur Prävention und Behandlung dieser Erkrankungen noch immer begrenzt. Diese Einschränkung erfordert von der wissenschaftlichen Gemeinschaft verstärkte Investitionen und eine eingehende Analyse der Entstehungs- und Entwicklungsmechanismen von Gehirnerkrankungen, um den Patienten präzisere und wirksamere Behandlungsmöglichkeiten bieten zu können.
Vor diesem Hintergrund entstand E11 Bio im Jahr 2022. Als erste gemeinnützige Focused Research Organizations (FROs)E11 Bio hat sich zum Ziel gesetzt, eine Full-Stack-Technologie zur Kartierung der Gehirnstruktur zu entwickeln.Bereitstellung leistungsstarker Werkzeuge für Wissenschaftler und medizinische Forscher zur Entschlüsselung der komplexen Struktur und Funktion des Gehirns.
Offizielle Website von E11 Bio:
https://e11.bio/
E11 Bio: Ein Spitzenteam nutzt die Wissenschaft, um die Geheimnisse des Gehirns zu erhellen
Um die Entwicklung bahnbrechender Wissenschaft und Technologie zu unterstützen und wichtige soziale Probleme zu lösen,Der ehemalige Google-CEO Eric Schmidt und seine Frau Wendy Schmidt gründeten die philanthropische Initiative Schmidt Futures.Das Programm zielt darauf ab, durch die Finanzierung und Unterstützung von Spitzenforschung Durchbrüche in der globalen Wissenschaft und Technologie voranzutreiben.
Während Schmidt Futures weiter wächst, wird seine Vision immer klarer. Im Jahr 2021 wurde eine neue Organisation namens Convergent Research als unabhängige gemeinnützige Organisation ausgegliedert, die sich auf die Schaffung und Unterstützung von FROs konzentriert. Diese FROs sind wie Start-ups in der wissenschaftlichen Forschungsgemeinschaft.Es besteht aus einem Team, das sich auf ein bestimmtes Ziel konzentriert und von einem CEO geleitet wird, der sich der Forschung widmen kann, ohne sich um Forschungsgelder oder Kommerzialisierungsdruck sorgen zu müssen.
Das Biotechnologieunternehmen E11 Bio ist die erste FRO, die in gemeinnütziger Form betrieben wird. Es wurde 2022 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Alameda, Kalifornien. Mitbegründer und CEO ist Andrew Payne. Er verfügt über umfangreiche Erfahrung im Bereich räumlicher und molekularer Methoden.Er ist besonders gut in der Superauflösungsmikroskopie und in räumlich aufgelösten Studien der Genomik, Transkriptomik und Proteomik.
Nach seinem Studium der Technischen Physik an der Universität Toronto schloss sich Andrew Payne der Gruppe von Ed Boyden am MIT als Doktorand an und konzentrierte sich auf die Entwicklung von Techniken zur Abbildung der Architektur neuronaler Schaltkreise im Maßstab des Säugetiergehirns. Während der PromotionszeitEr entwickelte eine bahnbrechende Technologie zur räumlich aufgelösten Molekularmikroskopie, die die mikroskopische Bildgebung von ursprünglich vier Farben auf vier Milliarden digitale Farben erweiterte.Diese Technologie bietet eine neue Perspektive für die präzise Kartierung der Gehirnstruktur. Das entsprechende Papier wurde in Science unter dem Titel „In situ Genome Sequencing löst DNA-Sequenz und -Struktur in intakten biologischen Proben“ veröffentlicht.
Papieradresse:
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay3446
Neben Andrew Payne besteht das E11 Bio-Team aus vielen Spitzenwissenschaftlern, darunter dem Chef-Neuroanatomiewissenschaftler Johan Winnubst, den optischen Konnektomik-Experten Julia Michalska und Hugo Damstra sowie dem Wissenschaftler für maschinelles Lernen Arlo Sheridan usw.
Erwähnenswert ist, dass die Aktivitäten des Teams stark vom Chief Operating Officer Jun Axup unterstützt werden. Jun Axup war früher Chief Scientific Officer und Partner bei IndieBio, einem weltweit führenden Beschleuniger für Biowissenschaften, und besitzt einen Doktortitel. in chemischer Biologie vom Scripps Research Institute.Sie verfügt über umfangreiche unternehmerische Erfahrung in den Bereichen Immunonkologie, Protein-Engineering, Laborautomatisierungsrobotik, CRISPR und Präzisionsmedizin.und war Mitbegründer von zwei Startups. Ihr großes Anliegen ist es, die gesunde Lebenserwartung des Menschen zu erhöhen, die Geheimnisse des Gehirns zu entschlüsseln und sich mit der globalen Herausforderung des Klimawandels auseinanderzusetzen.
Die Gründung von E11 Bio markiert nicht nur eine Neuausrichtung des gemeinnützigen Forschungsmodells, sondern bietet auch einen beispiellosen innovativen Weg zur Lösung wichtiger wissenschaftlicher Probleme.
PRISM-Technologie-Release: Ein neuer Motor für die Revolution der Ganzhirn-Konnektomik
Seit seiner Einführung hat E11 Biohat sich dem Aufbau einer offenen und skalierbaren Technologieplattform zur Einzelzellkartierung des Gehirns verschrieben.Das Ziel besteht darin, diese Technologie so zugänglich wie die DNA-Sequenzierung zu machen, sodass jeder Neurowissenschaftler sie nutzen kann. Nach zwei Jahren kontinuierlicher Bemühungen hat E11 Bio wichtige Durchbrüche in der Gehirnforschung erzielt.
Am 3. Dezember gab E11 Bio die Einführung der PRISM-Technologie bekannt.Die Technologie wurde von E11 Bio in Zusammenarbeit mit dem Labor von Sam Rodriques am Crick Institute, dem Labor von Joergen Kornfeld am Max-Planck-Institut/LMB in Cambridge, Großbritannien, dem Labor von Ed Boyden am MIT und dem Howard Hughes Medical Institute (HHMI) entwickelt. Die Einführung von PRISM markiert einen neuen Meilenstein in der Hirnforschung hin zur Konnektomik des gesamten Gehirns.
Der Kern der PRISM-Technologie besteht darin, die Verbindungen zwischen Millionen von Zellen im gesamten Gehirn zu sehr geringen Kosten abzubilden.Dadurch kann die Forschung zur Konnektomik des gesamten Gehirns von kleinen Gehirnen wie denen von Fruchtfliegen auf komplexere Gehirne von Säugetieren wie Mäusen ausgeweitet werden, was die Möglichkeit für eine zukünftige Erforschung des menschlichen Gehirns bietet.
Speziell,PRISM verbessert die Qualität und Interpretierbarkeit von Gehirnbilddaten erheblich, indem es eine optische Konnektomrekonstruktion mittels iterativer Färbung mit molekularen Anmerkungen durchführt.Die Forscher weisen jede Zelle an, eine andere Kombination von Proteinen zu produzieren, die als Identität (Barcode) der Zelle dienen. Mithilfe von Expansionsmikroskopietechniken und speziellen Färbeverfahren ermöglichen diese Barcodes eine präzise Annotation der Bilddaten. Diese Anmerkung unterstützte außerdem die Entwicklung eines KI-basierten „selbstkorrigierenden“ Bildsegmentierungsmodells, wodurch der Bedarf an manuellem Korrekturlesen erheblich reduziert und die Kosten erfolgreich um etwa 95% gesenkt wurden.
Gleichzeitig löst PRISM durch zahlreiche technische Optimierungen auch das zentrale Kostenproblem der traditionellen Konnektomforschung. Beispielsweise können Forscher durch die Kombination von Lichtblattmikroskopie und Expansionsmikroskopie eine ähnliche Auflösung und einen ähnlichen Durchsatz zu einem Zehntel der Kosten der Elektronenmikroskopie erreichen. Darüber hinaus wird durch die Verwendung von GPU-beschleunigten Segmentierungsalgorithmen (wie etwa lokalen Formdeskriptoren) die Effizienz weiter verbessert, wodurch die Segmentierungskosten 10-100 Mal niedriger sind als in der Schätzung des Wellcome Trust.Diese Reihe von Innovationen dürfte die Gesamtkosten der Ganzhirn-Konnektomik um mindestens das Hundertfache senken.
* Der Wellcome Trust ist eine gemeinnützige Organisation für biomedizinische Forschung mit Sitz in London, Großbritannien. Das 1936 gegründete Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt, medizinische und biologische Forschung weltweit zu finanzieren, um die Gesundheit von Mensch und Tier zu verbessern.
Die PRISM-Technologie senkt nicht nur die Hürde für die Hirnforschung, sondern leistet auch entscheidende Unterstützung bei der Entwicklung einer menschenähnlicheren künstlichen Intelligenz, bei der Behandlung von Hirnerkrankungen und bei der Simulation menschlicher Gehirnschaltkreise. Die bahnbrechenden Ergebnisse dieser Technologie werden den Fortschritt der Neurowissenschaften erheblich vorantreiben. Es wird berichtet, dassEinzelheiten der PRISM-Studie werden in einem Artikel veröffentlicht, dessen Vorabdruck Anfang nächsten Jahres erscheinen wird. Außerdem wird eine Betaversion der Methode öffentlich zugänglich gemacht.
Der globale Wettbewerb der Gehirnforschung ist in vollem Gange und deckt die ultimativen Geheimnisse des menschlichen Gehirns auf.
Um die Geheimnisse des Gehirns vollständig zu entschlüsseln, die Entwicklung gehirnähnlicher intelligenter Technologien zu fördern und neue Lösungen für die Diagnose und Behandlung von Gehirnerkrankungen bereitzustellen, haben Länder unter staatlicher Leitung groß angelegte wissenschaftliche Forschungsprojekte gestartet.
Im Jahr 2005 entwickelte der Schweizer Neurowissenschaftler Professor Henry Markram mit Unterstützung der Schweizer BundesregierungDas Blue Brain Project wurde an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne ins Leben gerufen.
Im Jahr 2013Präsident Obama hat das Programm Brain Research Through Innovative Neurotechnologies (BRAIN) ins Leben gerufen.Unter der Leitung der National Institutes of Health (NIH).
Im Jahr 2014 wurden mit einer Gesamtförderung von 365 Millionen US-Dollar vom japanischen Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie und dem Japan Council for Medical Research and DevelopmentJapan hat außerdem ein 10-jähriges Programm mit dem Titel „Brain Mapping Using Integrated Neurotechnologies for Disease Research“ (BRAIN/MINDS) gestartet.
Im selben Jahr diskutierten chinesische Hirnforscher auf der Xiangshan Science Conference die Ziele, Aufgaben und Durchführbarkeit des Chinese Brain Science Project.Mein Land hat die „Gehirnforschung und gehirnähnliche Forschung“ als wichtiges nationales wissenschaftliches und technologisches Innovations- und Ingenieurprojekt in den „13. Fünfjahresplan“ aufgenommen und damit den vollständigen Start des „China Brain Project“ markiert. Im Jahr 2021 wurde das Programm „Gehirnforschung und gehirnähnliche Forschung“ meines Landes offiziell gestartet.
Obwohl das Gehirnprojekt meines Landes relativ spät ins Leben gerufen wurde, hat es starke Forschungskapazitäten bewiesen. So widmet sich beispielsweise das Center for Excellence in Brain Science and Intelligence Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften seit langem der Erforschung von Gehirnnetzwerken und neurologischen Erkrankungen, insbesondere bei der Entwicklung von Primatenmodellen, und nimmt dort eine internationale Führungsrolle ein.
So haben etwa die Tsinghua-Universität, die Peking-Universität, die Fudan-Universität, die Shandong-Universität und andere Universitäten spezielle Forschungszentren für die Gehirnforschung eingerichtet, die sich auf Bereiche wie die Modellierung neuronaler Netzwerke, Mechanismen von Gehirnerkrankungen und gehirnähnliche künstliche Intelligenz konzentrieren. Darüber hinaus konzentriert sich das Shanghai Center for Brain Science and Brain-Inspired Research als Chinas erste umfassende Forschungseinrichtung für Gehirnwissenschaften auf die groß angelegte Kartierung des Gehirns und die Erforschung von Gehirnerkrankungen und leistet so starke Unterstützung für dieses Gebiet.
Da die globale Hirnforschung in vollem Gange ist und die KI-Technologie tiefgreifend integriert ist, haben wir Grund zu der Annahme, dass die Hirnforschung in der Zukunft revolutionäre Durchbrüche in den Bereichen gehirnähnliches Computing, Behandlung von Hirnerkrankungen und intelligente Technologieinnovation erzielen wird und so wichtige Beiträge zur Förderung des sozialen Fortschritts und zur Verbesserung des menschlichen Wohlbefindens leisten wird.
Quellen:
1.https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9568407/
2.https://www.fastcompany.com/90684882/these-focused-research-organizations-are-taking-on-gaps-in-scientific-discovery
3.https://indiebio.co/team/jun-axup/
4.https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/ar