正如元素周期表是化学的基础,人类基因组计划彻底改变了现代遗传学一样,艾伦脑科学研究所的研究人员已与Amazon Web Services合作创造可能成为神经科学领域“变革性”的新资源。
AWS 周三宣布其技术将支持艾伦研究所构建人脑地图,称为大脑知识平台。这个平台是同类中的第一个,旨在成为大脑中单个细胞的完整参考,最终应该成为世界上最大的开源脑细胞数据库。
为了构建新平台,艾伦研究所正在使用单细胞基因组学技术。研究人员测量单个脑细胞使用的基因以创建“细胞指纹”,具有相似指纹的细胞将被分组为“细胞类型”,从而形成整个大脑的高分辨率图。
一旦参考完成,科学家们应该更好地理解遗传学和不同认知功能之间的联系。研究人员认为,该平台可以深入了解阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病的发生原因。
“这真的就像大脑的元素周期表,”艾伦脑科学研究所的高级研究员埃德莱恩博士周三在华盛顿特区的一次关于该平台的演讲中说,“它的复杂性比我们所揭示的要高得多。”以前曾经访问过。”
艾伦研究所是一家位于西雅图的非营利性研究机构。它由几个不同的研究所组成,包括一个专注于神经科学的研究所,并且可能以创建许多不同的大规模数据资源而闻名。
但是,尽管艾伦研究所对数据并不陌生,但大脑中有数千亿个细胞——因此创建像大脑知识平台这样的参考意味着研究人员将不得不应对海量数据。
“我们刚刚遇到了这些巨大的数据规模问题,”莱恩在周三的记者会上说。“数据的规模越来越大。”
因此,艾伦研究所正在利用 AWS 的云计算和机器学习将复杂的大脑数据标准化并整合到一个地方。
在进行涉及遗传学和成像的研究时,科学家们经常处理 PB 级甚至 EB 级的数据。AWS 国际公共部门卫生主管 Rowland Illing 博士在简报会上表示,消耗 40 PB 的数据需要有人每天 24 小时、每周 7 天、连续 100 年观看 4K 视频。
预计未来几年研究人员可用的数据量将继续增长,但 Lein 表示,神经科学领域也有大量现有的大脑数据。他说,问题在于其中大部分是无组织和分散的,这使得研究人员难以访问。
艾伦研究所计划使用 AWS 的技术成功解释这些不同的数据,即使这些数据以不同的格式和位置存储,Lein 说这有望进一步民主化知识访问并将神经科学社区的各个部分聚集在一起。
“虽然现在这确实处于早期阶段,但大脑知识平台的目标是将这种分散的神经科学信息景观转变为一个统一的生态系统,”他说。
艾伦研究所将在未来五年致力于构建大脑知识平台。Lein 说它仍处于早期阶段,但这项技术的潜力是巨大的。
“如果我们能做到这一点,想象一下对该领域的影响,”他说。“我们可以统一该领域目前无法相互交流的不同部分。我们可以加快对大脑功能以及治疗疾病新方法的理解。”