BRAINイニシアチブ

ホワイトハウス BRAINイニシアチブ（革新的な神経技術の推進による脳研究）は、オバマ政権が2013年4月2日に発表した官民共同研究イニシアチブであり、脳機能の動的な理解を生み出す革新的な技術の開発と応用を支援することを目的としています。^{[2] [3] [4] [5] [6]}

この活動は、人間の脳に対する理解に革命を起こすことに焦点を当てたグランドチャレンジであり、ホワイトハウスの科学技術政策局（OSTP）によって、より広範なホワイトハウス神経科学イニシアチブの一環として開発されました。^[7]ヒトゲノムプロジェクトに触発されたBRAINは、研究者がアルツハイマー病やパーキンソン病、うつ病、外傷性脳損傷（TBI）などの脳疾患の謎を解明するのを支援することを目的としています。

BRAINの参加者とプロジェクトの関連組織には、DARPAとIARPAのほか、米国、オーストラリア、カナダ、デンマークの多数の民間企業、大学、その他の組織が含まれています。^[8]

BRAINイニシアチブは、10年以上前に遡る数多くの影響を反映しています。これらの一部には、NIHの神経科学研究の青写真につながった国立衛生研究所での計画会議、 ^[9]国立科学財団（NSF）での認知、神経科学、および収束科学に関するワークショップ（2006年の「心と脳の大きな課題」に関する報告書を含む）、^[10]国立研究会議および医学研究所の神経科学および神経系疾患に関するフォーラムからの報告書（2008年6月25日の神経科学の大きな課題に関するワークショップの報告書「分子から心へ：21世紀の課題」を含む）、^[11]科学者および専門団体からの長年の研究と報告書、および議会の関心が含まれます。

重要な活動の一つは、脳活動マッププロジェクトである。2011年9月、カブリ財団の分子生物学者ミヨン・チュン氏がロンドンで会議を開催し、科学者らが初めてこのプロジェクトのアイデアを提案した。^{[4] [12]その後の会議では、}科学技術政策局のメンバーを含む米国政府の研究所、ハワード・ヒューズ医学研究所、アレン脳科学研究所の科学者らが、グーグル、マイクロソフト、クアルコムの代表者らとともに、将来の政府主導プロジェクトの可能性について議論した。^[2]

その他の影響としては、現在NSFの生物科学担当副所長を務めるジェームズ・L・オールズが率いる学際的な「心の10年」プロジェクト^{[13] [14]や、}ジェフリー・リング博士が率い、 2009年4月に60 Minutesで放映されたDARPAの「義肢の革命」プロジェクトなどがある。 ^[15]

大統領府（EOP）内でのBRAINイニシアチブの計画策定はOSTPが主導し、以下のEOPスタッフが参加した： 当時科学担当首席補佐官でホワイトハウス神経科学イニシアチブのリーダーだったフィリップ・ルービン、技術革新担当副局長のトーマス・カリル、当時グランドチャレンジ担当補佐官で後にOSTPの首席補佐官となったクリスティン・ドルジェロ、そして米国食品医薬品局（FDA ）の医療機器・放射線保健センター（CDRH）の医療機器評価局の神経・理学医療機器部門の部門長を務める新興技術担当補佐官のカルロス・ペーニャ。^{[16] [17]}

2013年4月2日、ホワイトハウスのイベントで、バラク・オバマ大統領はBRAINイニシアチブを発表し、2014年度の初期支出として国防高等研究計画局（DARPA）、 国立衛生研究所（NIH）、国立科学財団（NSF）から約1億1千万ドルを支出することを提案した。^{[4] [5] [6]}大統領はまた、大統領生命倫理問題研究委員会に、このイニシアチブと神経科学全般によって生じる倫理的、法的、社会的影響について調査するよう指示した。アレン脳科学研究所、ハワード・ヒューズ医学研究所、カブリ財団も追加のコミットメントを行った。NIHはまた、神経科学者のコーネリア・バーグマンとウィリアム・ニューサムが率い、DARPAとNSFが職権で参加する、所長諮問委員会の作業部会を設置し、BRAINイニシアチブにおけるNIHの役割の形成を支援すると発表した。 NSFは、その理事会諮問委員会、国立科学委員会、神経科学および関連分野の科学者を集めた一連の会議から助言を受けることを計画していた。^{[4] [5] [6]}

ニュース報道によれば、この研究はマウスや他の動物のニューロン活動のダイナミクスをマッピングし^[3]、最終的には人間の脳内の数百億のニューロンをマッピングすることになるという。^[18]

2012年に発表された、より限定的なプロジェクトの実験計画を概説した科学評論で、アリヴィサトスらは、彼らが「機能的コネクトーム」と呼ぶものを達成するために使用できるさまざまな特定の実験手法と、プロジェクトの過程で開発する必要がある新しいテクノロジーの概要を示しました。^{[1]彼らは、初期の研究は線虫}Caenorhabditis elegansで行われ、その後、神経回路が比較的単純なショウジョウバエで行われる可能性があることを示しました。中期研究はゼブラフィッシュ、マウス、エトルリアトガリネズミで行われ、最終的には霊長類とヒトで研究が行われる可能性があります。彼らは、個々の活動電位を検出する電圧センサーとして使用できるナノ粒子と、電気生理学的マルチ電極アレイとして機能するナノプローブの開発を提案しました。特に、彼らは、マイクロエレクトロニクスの超大規模集積を利用するか、マイクロエレクトロニクスではなく合成生物学に基づいた、ワイヤレスで非侵襲的な神経活動検出方法の使用を求めた。そのような提案された方法の1つでは、酵素で生成されたDNAが、 DNAポリメラーゼによるコーディングにおけるカルシウムイオン誘発エラーに基づいて、神経活動の「ティッカーテープレコード」として機能する^{[1] [19]}。^{[20]データは、大規模}計算によって分析およびモデル化される。^{[1]関連技術では、神経接続を迅速にマッピングするために、高スループット}DNAシーケンシングの使用が提案された。^[21]

2014年に作業部会が提案したタイムラインは以下の通りである。^[22]

• 2016～2020年: 技術開発と検証
• 2020～2025年：これらの技術を統合的に応用し、脳に関する根本的な新たな発見を行う

諮問委員会は以下のとおりです。^[23]

2018 年 12 月現在、BRAIN Initiative の Web サイトには、次の参加者と関連団体が掲載されています。

• 国立衛生研究所（アライアンスメンバー）
• 国立科学財団（アライアンスメンバー）
• 米国食品医薬品局（アライアンスメンバー）
• インテリジェンス先端研究プロジェクト活動(IARPA) (アライアンス メンバー)
• ホワイトハウス BRAIN イニシアチブ (アライアンス アフィリエイト)
• 国防高等研究計画局（BI 参加者）
• サイモンズ財団（アライアンスメンバー）
• 国立フォトニクスイニシアチブ（BI参加者）
• アレン脳科学研究所（アライアンスメンバー）
• ジャネリア/ハワード・ヒューズ医学研究所（提携先）
• ニューロテクノロジー アーキテクティング ネットワーク (BI 参加者)
• 太平洋北西部神経科学地区（BI 参加者）
• カリフォルニア大学システム Cal-BRAIN (BI 参加者)
• ピッツバーグ大学脳研究所（BI参加者）
• ブラックロック マイクロシステムズ (BI 参加者)
• グラクソ・スミスクライン（BI参加者）
• 脳と行動研究財団（BI 参加者）
• ボストン大学システム神経科学センター（BI 参加者）
• ゼネラル・エレクトリック（BI参加者）
• ボストン・サイエンティフィック（BI 参加者）
• カーネギーメロン大学BrainHub (BI 参加者)
• NeuroNexus (BI 参加者)
• メドトロニック（BI参加者）
• 小児脳財団（BI 参加者）
• テキサス大学システム UT 神経科学 (BI 参加者)
• アリゾナ大学脳科学イノベーションセンター（BI 参加者）
• ソーク生物学研究所（BI 参加者）
• Second Sight (BI 参加者)
• カブリ財団（アライアンスメンバー）
• ユタ大学神経科学ゲートウェイ（BI 参加者）
• ブラックロック マイクロシステムズ (BI 参加者)
• リップル（BI参加者）
• ローレンス・リバモア国立研究所（BI 参加者）
• NeuroPace (BI 参加者)
• Google (BI 参加者)
• Inscopix (BI 参加者)
• オーストラリア国立保健医療研究評議会（BI 参加者）
• ブレインカナダ財団（BI参加者）
• デンマークのルンドベック財団（BI参加者）^[8]

科学者たちはこの計画についてさまざまな見解を示した。神経科学者のジョン・ドノヒューは、このプロジェクトは、一方ではfMRIなどの方法を用いた脳領域レベルでの活動測定と、他方では単一細胞レベルでの測定との間の神経科学研究のギャップを埋めるだろうと述べた。^[3]しかし、心理学者のエド・ヴルは、この取り組みによって個々の研究者の研究資金が流用されるのではないかと懸念を表明した。 [3]神経科学者のドナルド・スタインは、何を測定するのか正確にわからないうちに、技術的方法に資金を費やすことから始めるのは間違いだと懸念を表明した。^[4]物理学者のマイケル・ルークスは、ナノテクノロジーの方法が十分に成熟しつつあるため、脳活動マップを作成するのにちょうどよい時期が来ていると主張した。^[4]神経科学者のロドルフォ・リナスは、最初のロックフェラー会議で「ここで起こったことは素晴らしい。神経科学において、このような輝かしい目的にこれほど団結したのを見たことがない」と宣言した。^[24]

プロジェクトは大きな物流上の課題に直面している。神経科学者は、プロジェクトによって毎年300エクサバイトのデータが生成されると推定しており、これは大きな技術的障壁となる。 ^[25]現在入手可能な高解像度の脳活動モニターのほとんどは、頭蓋骨を開いて外科的に埋め込む必要があるため、用途が限られている。^[25]ヒトゲノムマップ、月への旅、原子爆弾の開発など、過去の大規模な政府主導の研究活動との類似点が指摘されている。^[2]

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• doi :10.1038/s41592-018-0210-0 「NIH BRAINイニシアチブの影響」、Nature Methods社説、2018年11月。

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