پروژه ارتباط انسانی: تفاوت میان نسخهها
Shr.ebrahimi (بحث | مشارکتها) ایجاد یک مقاله نو از طریق ایجادگر برچسب: افزودن پیوند به بیرون نادرست |
(بدون تفاوت)
|
نسخهٔ ۲۹ مهٔ ۲۰۱۸، ساعت ۲۲:۲۵
پروژه (Human Connectome (HCP (به انگلیسی: (Human Connectome Project (HCP) که به اختصار با عنوان HCP از آن یاد میشود پروژه ای 5 ساله است که توسط 16 عضو موسسه ملی بهداشت ایالات متحده پشتیبانی میشود. HCP پروژه های تحقیقاتی خود را در قالب دو کنسرسیوم جدا دنبال میکند. این پروژه در جولای سال 2009 میلادی بعنوان اولین چالش بزرگ سازمان NIH در زمینه علوم عصبی (neuroscience) آغاز شد. [۱] [۲] در تاریخ 15 سپتامبر سال 2010 میلادی، سازمان NIH اعلام کرد که اعتباراتی برای دو کنسرسیوم در نظر گرفته است. اعتباری به ارزش 30 میلیون دلار در طول 5 سال به کنسرسیومی اهدا شد که توسط دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس و دانشگاه مینهسوتا با همکاری دانشگاه آکسفورد (FMRIB) اداره میشد. همچنین اعتباری به ارزش 8.5 میلیون دلار و در مدت 3 سال به کنسرسیومی اهدا شد که توسط دانشگاه هاروارد، بیمارستان عمومی ماساچوست و دانشگاه کالیفرنیا، لسآنجلس اداره میشد. [۳]
هدف پروژه HCP تهیه نقشه شبکه ای از اتصالات مغزی (connectome) است که حقایقی را در زمینه اتصالات ساختاری و عملکردی نواحی مختلف مغز انسانهای سالم آشکار میکند. همچین داده های حاصل از این پروژه، تحقیقات موجود در زمینه اختلالات مغزی ناشی از اوتیسم، آلزایمر، اسکیزوفرنی و خوانش پریشی (dyslexia) را تسهیل خواهند کرد. [۴][۵]
از 28 نوامبر 2017 این پروژه بطور رسمی مختومه اعلام شده است.
کنسرسیوم WU-Minn-Oxford
این کنسرسیوم مقادیر زیادی از داده های رفتاری و MRI را روی 1.200 فرد مختلف جمعآوری کرده که شامل دوقلو ها و برادارن و خواهران آن ها از بین 300 خانواده بوده است. داده های بدست آمده آنالیز شده و ارتباطات ساختاری و عملکردی مغر هر فرد استخراج شده است. این ارتباطات توسط داده های رفتاری جمعآوری شده نیز تطبیق داده خواهند شد. مقایسه داده های ارتباطات مغزی و داده های ژنتیکی، میان دوقلو هایی که از نظر ژنتیکی همسان هستند و دوقلوهای ناهمسان، نشان میدهد که هم ژن و هم محیط در تشکیل مدارات مغزی و تغییرات ژنتیکی مرتبط مشارکت میکنند.
این کنسرسیوم سعی میکند، با استفاده از تکنولوژی های تصویربرداری غیرتهاجمی، از جمله تصویر برداری rfMRI ، tfMRI ، MEG ، EEG و DTI تا نقشه اتصالات مغزی را در سطح ماکرو بررسی کند. در این شیوه، بجای تک تک نورون ها، تصویربرداری از ناحیه های مجزای مغزی در حالت ساختاری و عملکردی صورت میگیرد.
ده ها بازرس و پژوهشگر از 9 موسسه در انجام این پروژه مشارکت کردهاند. دانشگاه واشنگتن در سنت لوییس ، مرکز تحقیقات تشدید مغناطیسی در دانشگاه مینیوستا، دانشگاه آکسفورد، دانشگاه لوییس، دانشگاه ایندیانا، دانشگاه آنونزیو پسکارا، موسسه ارنست استرانگمن، دانشگاه واوریک، شرکت تکنولوژی های پیشرفته MRI و دانشگاه برکلی کالیفرنیا از جمله موسسات تحقیقاتی شرکت کننده هستند.[۶]
داده های بدست آمده از این تحقیقات بصورت عمومی و open-source توسط پلتفرم تحت وب قابل دسترس خواهند بود. [۷][۸]
کنسرسیوم MGH/Harvard-UCLA consortium
تمرکز این کنسرسیوم بیشتر بر روی بهینه سازی تکنولوژی MRI برای ثبت تصاویر هرچه بهتر از مغز و ارتباطات ساختاری قسمت های مختلف آن با استفاده از diffusion MRI خواهد بود. هدف این کنسرسیوم افزایش رزولوشن مکانی، کیفیت و سرعت تصویربرداری است. تصویربرداری Diffusion MRI که در هر دو پروژه استفاده میشود، ارتباطات فواصل طولانی فیبروز های مغزی را با استفاده از مسیر یابی حرکت آب بدست میآورد ( ترکتوگرافی ). الگوی انتشار آب در انواع مختلف سلول ها، شناسایی انواع مختلف بافت ها را ممکن میسازد. با استفاده از این روش تصویربرداری، مسیر های طولانی نورون که بافت سفید مغز نامیده میشوند به وضوح مشخص میشوند. [۹][۱۰]
اسکنر جدیدی که مخصوص این پروژه در مرکز MGH Martinos ساخته شده است، 4 تا 8 برابر بهتر از اسکنرهای عادی است که تصویربرداری از آناتومی دستگاه عصبی را با حساسیت بیشتری نسبت به گذشته ممکن میسازد. [۳] اسکنر فوق توان گرادیانی برابر با 300 میلیتسلا بر متر و سرعت چرخش (slew rate) برابر با 200 تسلا بر متر بر ثانیه دارد. مقدار b-value برای این اسکنر تا مقدار 20.000 نیز تست شده است. جهت انجام مقایسه بهتر بین این اسکنر و اسکنر های عادی لازم بذکر است که مقدار حداکثر گرادیان اسکنر های عادی 45 میلی تسلا بر متر است و b-value آن ها در حدود 700 میباشد. [۱۱][۱۲][۱۳]
تست ها و اندازهگیری های رفتاری
برای درک بهتر ارتباط میان اتصالات مغزی ( connectivity ) و رفتار فرد ، پروژه HCP از برخی از تست ها و اندازه گیری های قابل اطمینان و معتبر استفاده خواهد کرد تا محدوده گسترده ای از کارکرد ها و توانایی های انسان را ارزیابی کند. هسته مرکزی این تست ها ابزار و روش هایی است که توسط تولباکس NIH برای ارزیابی عملکرد های رفتاری و عصبی، ابداع شده اند. [۱۴]
پژوهش
پروژه HCP از گروه های بزرگی از تیم های تحقیقاتی بهره میبرد. این تیم ها از اسکن و تحلیل های مختلف مغز که توسط پروژه ابداع شده است، استفاده میکند. [۱۵] این مطالعه معمولا از گروه های بزرگی از شرکت کنندگان نیز بهره برده، زوایای مختلفی از مغز آنان را اسکن کرده و با دقت بالایی محل ساختارهای مختلف داخل مغز هر فرد را ثبت میکنند. [۱۶] مطالعاتی که در پروژه HCP انجام گرفته، هم اکنون توسط Connectome Coordination Facility دسته بندی شده اند. این مطالعات به 3 دسته تقسیم بندی میشوند : اتصالات مغزی افراد سالم، داده های اتصالات مغزی ثبت شده در طول عمر افراد، اتصالات مغزی مرتبط به بیماری های انسان. گروه های تحقیقاتی مختلفی تحت این 3 دسته کار کرده و به دنبال پاسخگویی به سوالات خاصی در این زمینه ها هستند.
اتصالات مغزی میان افراد سالم
[۱۷] مطالعات HCP روی افراد جوان، اتصالات مغزی را میان 1100 فرد جوانی که در دسترس گروه تحقیقاتی بودند، ثبت کرده است. [۱۸] دانشمندان، داده های بدست آمده از این پروژه را برای اثبات این تئوری استفاده کردهاند که کدام نواحی مغزی با یکدیگر در ارتباط هستند. [۱۹] بعنوان مثال یکی از مطالعات صورت گرفته توسط داده های بدست آمده از پروژه، نشان داد که آمیگدال ( یکی از نواحی ضروری مغز در پردازش احساس ) به آن قسمت هایی از مغز متصل است که اطلاعات حسی و جابجایی را دریافت میکند. [۲۰] مطالعه دیگری که انجام گرفت نشان داد، افرادی که بیشتر مستعد اضطراب و افسردگی هستند، اتصالات کمتری بین آمیگدال و نواحی دیگر مغزی مربوط به تمرکز و توجه دارند.
داده های اتصالات مغزی ثبت شده در طول عمر افراد
[۲۱] در حال حاضر 4 گروه مختلف تحقیقاتی وجود دارند که داده های مربوط به اتصالات مغزی افرادی غیر از افراد جوان را جمع آوری میکنند. هدف این گروه ها تعیین اتصالات عادی مغز در بین نوزادان، کودکان، نوجوانان و افراد میانسال و سالخورده است. دانشمندان داده های بدست آمده توسط این 4 گروه تحقیقاتی را با همان روش های موجود در دستهی اتصالات مغزی افراد سالم تحلیل خواهند کرد.
اتصالات مغزی مرتبط با بیماری های انسان
[۲۲] 14 گروه تحقیقاتی مختلف، چگونگی تغییرات اتصالات مغزی، طی بیماری های خاص را بررسی میکنند. 4 گروه از این تعداد بر روی آلزایمر یا زوال عقل تمرکز کرده اند. آلزایمر و زوال عقل بیماری هایی هستند که در اثر افزایش سن ظهور میکنند. از دست دادن حافظه و نقص های شناختی افراد از جمله نشانه های پیشرت این بیماری ها هستند. دانشمندان معتقدند آلزایمر نوعی بیماری است که دلیل و منشا مشخصی دارد، درحالیکه زوال عقل نشانه هایی دارد که به چندین دلیل و منشا نسبت داده میشود. 2 گروه دیگر تحقیقاتی بیماری هایی را بررسی میکنند که منجر به مختل شدن اتصالات دیداری ( ویژن ) مغز میشوند. 2 گروه دیگر نیز بر روی تاثیرات روانپریشی تمرکز کرده اند. روان پریشی یکی از علائم اختلالات روانی است که در آن، فرد بیمار، واقعیت را متفاوت با آنچه که دیگران درک میکنند، درک میکند. یکی از تیم ها نیز تحقیقاتی در زمینه صرع انجام میدهد. صرع، بیماریای است که توسط تشنج های متعدد شناسایی میشود. در نهایت، یکی از تیم ها نیز اتصالات مغزی آمیش ها را ثبت میکنند. آمیش ها گروهی از افراد قومی و مذهبی که نرخ بالایی از اختلالات روانی دارند.
اگرچه که تئوری های موجود در رابطه با نحوه اتصالات مغزی، در بیماری های مختلفی که بررسی میشود، تغییر میکند، اما داده های بدست آمده از افراد سالم، بسیاری از این تئوری ها را پشتیبانی میکنند. [۲۰] برای مثال، آنالیزی که بر روی مغز افراد سالم صورت گرفت، این تئوری را که افراد دارای اختلالات خشم و افسردگی، اتصالات کمتری میان مراکز احساسی و نواحی تمرکز و توجه دارند، ثابت نمود. پژوهشگران امیدوارند تا از طریق جمعآوری داده های این بیماران، به چگونگی تغییر اتصالات مغزی این افراد در طول زمان، پی ببرند.
وضعیت پروژه
از 28 نوامبر 2017 این پروژه بطور رسمی مختومه اعلام شده است.
لینک های کاربردی
HCP wiki - Human Connectome Project wiki
ICA-FIX - Documentation on ICA-FIX algorithm used on resting state fMRI data[۲۳][۲۴][۲۵]
مناسب برای مطالعه
منابع
- ↑ NIH Launches the Human Connectome Project to Unravel the Brain’s Connections, National Institutes of Health, 2009-07-15, retrieved 2013-02-16
- ↑ "The Human Connectome Project", NIH Blueprint for Neuroscience Research, National Institutes of Health, retrieved 2013-02-16
- ↑ ۳٫۰ ۳٫۱ $40 million awarded to trace human brain's connections, National Institutes of Health, 2010-09-15, retrieved 2013-02-16,
Souped-up scanners to reveal intricate circuitry in high resolution
- ↑ Ghosh, Pallab; Van Wedeen, M.D. (2013-02-16). "Inside the brain's wiring" (video). Boston: BBC News Online. Retrieved 2013-02-16.
- ↑ Geddes, Linda (2016). "Human brain mapped in unprecedented detail". Nature. doi:10.1038/nature.2016.20285.
- ↑ "$40 Million Awarded to Trace Human Brain's Connections". NIMH. September 15, 2010. Archived from the original on January 10, 2012. Retrieved March 12, 2018.
- ↑ https://www.humanconnectome.org/
- ↑ https://db.humanconnectome.org
- ↑ "Sample diffusion MRI image of brain", Laboratory of Neuro Imaging, UCLA, archived from the original on 2012-03-05, retrieved 2013-02-16
- ↑ Fan, Qiuyun; Witzel, Thomas; Nummenmaa, Aapo; Van Dijk, Koene R. A.; Van Horn, John D.; Drews, Michelle K.; Somerville, Leah H.; Sheridan, Margaret A.; Santillana, Rosario M. (2016-01-01). "MGH-USC Human Connectome Project datasets with ultra-high b-value diffusion MRI". NeuroImage. 124 (Pt B): 1108–1114. doi:10.1016/j.neuroimage.2015.08.075. ISSN 1095-9572. PMC 4651764. PMID 26364861.
- ↑ Improving SNR in high b-value diffusion imaging using Gmax = 300 mT/m human gradients, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 20 (2012) 2738
- ↑ http://www.nmr.mgh.harvard.edu/martinos/aboutUs/facilities.php[full citation needed]
- ↑ Fan, Qiuyun; Nummenmaa, Aapo; Witzel, Thomas; Zanzonico, Roberta; Keil, Boris; Cauley, Stephen; Polimeni, Jonathan R.; Tisdall, Dylan; Van Dijk, Koene R. A. (2014-11-21). "Investigating the capability to resolve complex white matter structures with high b-value diffusion magnetic resonance imaging on the MGH-USC Connectom scanner". Brain Connectivity. 4 (9): 718–726. doi:10.1089/brain.2014.0305. ISSN 2158-0022. PMC 4238244. PMID 25287963.
- ↑ http://humanconnectome.org/about/project/behavioral-testing.html, Retrieved 2013-03-08
- ↑ Glasser, Matthew F; Smith, Stephen M; Marcus, Daniel S; Andersson, Jesper L R; Auerbach, Edward J; Behrens, Timothy E J; Coalson, Timothy S; Harms, Michael P; Jenkinson, Mark; Moeller, Steen; Robinson, Emma C; Sotiropoulos, Stamatios N; Xu, Junqian; Yacoub, Essa; Ugurbil, Kamil; Van Essen, David C (2016). "The Human Connectome Project's neuroimaging approach". Nature Neuroscience. 19 (9): 1175–87. doi:10.1038/nn.4361. PMID 27571196.
- ↑ UpAndRunning. "Connectome - Homepage". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-11-28.
- ↑ UpAndRunning. "HCP Young Adult - Connectome - Publications". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-11-29.
- ↑ http://www.humanconnectome.org/about/publications-using-hcp-data.php
- ↑ Toschi, Nicola; Duggento, Andrea; Passamonti, Luca (2017). "Functional connectivity in amygdalar-sensory/(pre)motor networks at rest: New evidence from the Human Connectome Project". European Journal of Neuroscience. 45 (9): 1224–1229. doi:10.1111/ejn.13544. PMID 28231395.
- ↑ ۲۰٫۰ ۲۰٫۱ De Witte, Nele A. J; Mueller, Sven C (2016). "White matter integrity in brain networks relevant to anxiety and depression: Evidence from the human connectome project dataset". Brain Imaging and Behavior. 11 (6): 1604–1615. doi:10.1007/s11682-016-9642-2. PMID 27744495.
- ↑ UpAndRunning. "Connectome - HCP Lifespan Studies". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-12-13.
- ↑ UpAndRunning. "Connectome - Human Connectome Studies Related To Disease". www.humanconnectome.org (به انگلیسی). Retrieved 2017-12-13.
- ↑ Smith, Stephen M; Beckmann, Christian F; Andersson, Jesper; Auerbach, Edward J; Bijsterbosch, Janine; Douaud, Gwenaëlle; Duff, Eugene; Feinberg, David A; Griffanti, Ludovica; Harms, Michael P; Kelly, Michael; Laumann, Timothy; Miller, Karla L; Moeller, Steen; Petersen, Steve; Power, Jonathan; Salimi-Khorshidi, Gholamreza; Snyder, Abraham Z; Vu, An T; Woolrich, Mark W; Xu, Junqian; Yacoub, Essa; Uğurbil, Kamil; Van Essen, David C; Glasser, Matthew F (2013). "Resting-state fMRI in the Human Connectome Project". NeuroImage. 80: 144–68. doi:10.1016/j.neuroimage.2013.05.039. PMC 3720828. PMID 23702415.
- ↑ Griffanti, Ludovica; Douaud, Gwenaëlle; Bijsterbosch, Janine; Evangelisti, Stefania; Alfaro-Almagro, Fidel; Glasser, Matthew F; Duff, Eugene P; Fitzgibbon, Sean; Westphal, Robert; Carone, Davide; Beckmann, Christian F; Smith, Stephen M (2017). "Hand classification of fMRI ICA noise components". NeuroImage. 154: 188–205. doi:10.1016/j.neuroimage.2016.12.036. PMC 5489418. PMID 27989777.
- ↑ Salimi-Khorshidi, Gholamreza; Douaud, Gwenaëlle; Beckmann, Christian F; Glasser, Matthew F; Griffanti, Ludovica; Smith, Stephen M (2014). "Automatic denoising of functional MRI data: Combining independent component analysis and hierarchical fusion of classifiers". NeuroImage. 90: 449–68. doi:10.1016/j.neuroimage.2013.11.046. PMC 4019210. PMID 24389422.
لینک های خارجی
- Official website of the Human Connectome Project
- Home of the Harvard/MGH-UCLA consortium Human Connectome Project
- "The Human Connectome Project", NIH Blueprint, St. Louis, Missouri: Washington University School of Medicine, retrieved 2013-02-16
- "The Human Connectome Project", Neuroinformatics Research Group, St. Louis, Missouri: Washington University School of Medicine, retrieved 2013-02-16
- The Human Connectome Project NIH Blueprint for Neuroscience Research
- The NITRC Human Connectome Project (HCP) at Neuroimaging Informatics Tools and Resources Clearinghouse (NITRC)
- Related Connectome Projects
- The umbrella site for all Human Connectome Project work funded by the NIH
- Open Connectome Project
- on-line game tracing neurons in the retina EyeWire, a project developed by MIT and the Max Planck Institute for Medical Research
- developing Human Connectome Project The developing Human Connectome Project, a project led by King’s College London, Imperial College London and Oxford University, aims to make major scientific progress by creating the first 4-dimensional connectome of early life.
- Press releases
- Purdy, Michael (2010-09-15). "$30 million project will map the brain's wiring" (Press release). St. Louis, Missouri: Washington University School of Medicine. Retrieved 2012-02-16.
- Asher, Jules (2012-03-29). "Brain wiring a no-brainer?" (Press release). National Institutes of Health. Retrieved 2013-02-16.
Scans reveal astonishingly simple 3D grid structure — NIH-funded study
- News reports
- Mitra, Partha (2012-05-22), The Brain's Highways: Mapping the Last Frontier, Scientific American, retrieved 2013-02-16,
Are neurons organized like roads?
- Dillow, Clay (2010-09-16), The Human Connectome Project Is a First-of-its-Kind Map of the Brain's Circuitry, Popular Science, retrieved 2013-02-16
- $30 million project will map the brain's wiring, The Medical Daily, 2010-09-16, retrieved 2013-02-16
- Gustin, Georgina (2010-10-08), Brain mapping study centered in St. Louis, St. Louis Post-Dispatch, retrieved 2013-02-16