بناء تعاون أفضل للدماغ عبر الإنترنت – على الرغم من المشاحنات العلمية ، حقق مشروع الدماغ البشري الذي استمر لعقد من الزمان نجاحًا ملموسًا للتعاون في مجال علم الأعصاب

شهدت السنوات الأخيرة تطورات مثيرة للإعجاب في كل من التقنيات الحاسوبية وعلم الأعصاب وزيادة انتشار الاضطرابات النفسية. أطلقت هذه القوى شرارة إطلاق مبادرات علوم الدماغ في جميع أنحاء العالم. في العقد الماضي ، انطلق “سباق عقلي” بين أوروبا والولايات المتحدة وإسرائيل واليابان والصين بهدف فهم وظيفة الدماغ البشري.

كانت واحدة من أولى مبادرات الدماغ هي مشروع الدماغ البشري الذي استمر 10 سنوات بقيمة 1 مليار يورو (1.33 مليار دولار أمريكي في عام 2013) ، والذي تم إطلاقه في عام 2013 كمبادرة علمية رائدة لبرنامج التقنيات المستقبلية والناشئة التابع للمفوضية الأوروبية. سعى المشروع في البداية إلى محاكاة الدماغ البشري بالكامل في كمبيوتر عملاق في غضون عقد من الزمن ، واستمر في العمل الذي بدأه مؤسسه ، عالم الأعصاب هنري ماركرام ، بمشروعه Blue Brain لعام 2005. لم يقتصر الأمر على سعيها إلى رقمنة الدماغ ، ولكن تم تصميم الأبحاث والعمل المخبري أيضًا ليكون رقميًا بالكامل ، مع توزيع الباحثين في جميع أنحاء أوروبا.

ومع ذلك ، كان المشروع مليئًا بالجدل بين علماء الأعصاب في جميع أنحاء العالم. لقد واجهت شكوكًا قبل أن تبدأ وتجمع انتقادات ساخنة ونقاشات بمجرد تمويلها. بعد أن وقع أكثر من 800 عالم أعصاب في جميع أنحاء العالم على خطاب مفتوح يدعو إلى تجديد البرنامج ، تمت إعادة تنظيمه بالكامل في عام 2015. ومنذ ذلك الحين ، كان الهدف هو تطوير بنية أساسية بحثية رقمية أوروبية لتطوير علوم الدماغ وإنشاء “تكنولوجيا معلومات مستوحاة من الدماغ . “

الآن ، بعد 10 سنوات ، يقترب المشروع من نهايته. يبقى السؤال مفتوحا ما إذا كانت قد حققت أهدافها.

نحن خبراء اقتصاديون ندرس كيف يمكن للبنية التحتية الرقمية أن تساعد العلماء على التعاون في الأوقات الصعبة. وجد بحثنا المنشور مؤخرًا أنه بينما شهد مشروع الدماغ البشري تغييرات كبيرة في هيكله وأهدافه ، فقد كان قادرًا على تعزيز التعاون من خلال منتداه عبر الإنترنت.

تركز البحوث المتطورة

يتكون المشروع من علماء من مختلف التخصصات ، بما في ذلك علم الأعصاب وعلوم الكمبيوتر والفيزياء والمعلوماتية والرياضيات. شارك أكثر من 500 عالم ومهندس في أكثر من 120 مؤسسة بحثية في جميع أنحاء أوروبا وخارجها في أنشطة أبحاث HBP.

على الرغم من أن العديد من علماء الأعصاب ينظرون إلى محاكاة شبكة الدماغ كخطوة مهمة لتطوير علوم الدماغ ، فقد انتقد العديد منهم التركيز الأولي للمشروع على المحاكاة الحاسوبية. جادل العلماء بأن المحاكاة لن تكون كافية أبدًا لشرح وظيفة الدماغ بأكمله دون التجارب التكميلية على الحيوانات أو الأنسجة. نظر البعض إلى البرنامج على أنه مشروع تكنولوجيا معلومات وليس مشروعًا خاصًا بعلم الأعصاب. قلق آخرون من إهمال مجالات البحث الهامة الأخرى. إلى جانب الافتقار الملحوظ للشفافية وعدم التطابق بين حجم مهمتها والإطار الزمني والإعداد ، كانت إعادة التنظيم التي دعا إليها الخطاب المفتوح أمرًا لا مفر منه.

بعد التجديد ، أسقط المشروع هدفه الأصلي المتمثل في محاكاة الدماغ الكاملة للتركيز على تطوير علوم الدماغ مع العلوم الحاسوبية.

بدأ المشروع أيضًا في استضافة منصات بحث على الإنترنت تعمل بالكمبيوتر الفائق في Collaboratory للباحثين للتعاون افتراضيًا في عام 2016. وقد مكّنت هذه البنية التحتية من تطوير برامج متقدمة وعمليات محاكاة معقدة للدماغ من خلال توفير منصات قائمة على السحابة للتعاون وتخزين البيانات ، بالإضافة إلى البيانات التحليلات وأجهزة الكمبيوتر العملاقة وأدوات النمذجة.

في عام 2018 ، انتقل مضيف النظام الأساسي من المشروع إلى EBRAINS كإصدار مطور ودائم مدعوم من قبل مراكز الحوسبة الفائقة الجديدة في علم الأعصاب في الاتحاد الأوروبي. يهدف EBRAINS إلى أن يكون بمثابة العمود الفقري لمنصة أبحاث علم الأعصاب عبر الإنترنت لعموم أوروبا بعد انتهاء المشروع. من خلال EBRAINS ، سيتم إتاحة البيانات والنماذج والأدوات والنتائج البحثية للمشروع لمزيد من البحث.

منتدى HBP على الإنترنت

لاستكمال منصات البحث ، تم إطلاق منتدى مشروع الدماغ البشري في يوليو 2015 لتسهيل التعاون غير الرسمي وتبادل المعرفة. ناقش المستخدمون كلاً من الأنشطة المتعلقة بالمشروع والتحديات الواسعة لبرمجة علم الأعصاب في هذا المنتدى العام. يمكن عرض جميع الموضوعات والمناقشات بحرية عبر الإنترنت ، ويمكن لأي شخص إنشاء حساب لنشر سؤال أو تعليق على موضوع موجود. كان الهدف من افتتاح المنتدى للجمهور تسهيل تبادل النتائج والخبرات مع الباحثين الخارجيين للمساعدة في تحقيق أهداف المشروع الطموحة.

أردنا معرفة ما إذا كان المنتدى قد نجح في تحقيق هدفه المتمثل في ربط الباحثين داخل وخارج مجتمع المشروع. للإجابة على هذا السؤال ، قمنا بفحص أنماط تفاعل المستخدم وحل المشكلات في المنتدى من وقت افتتاحه في يوليو 2015 حتى مارس 2021. قمنا بقياس تفاعل المستخدم من خلال جمع البيانات حول جميع الأسئلة والردود المنشورة ، والمرتبطة بمعلومات المستخدم المتاحة على موقع أو عن طريق البحث العام. لتحليل العوامل التي سهلت حل المشكلات بشكل تعاوني ، قمنا بفحص حالة حل الأسئلة والمستخدمين داخل كل سلسلة رسائل.

وجدنا أن متوسط ​​التفاعل داخل كل سلسلة رسائل منشورة يمكن مقارنته بـ Stack Overflow ، وهو موقع ويب شهير للأسئلة والأجوبة للمبرمجين. في المتوسط ​​، تلقى كل موضوع من مواضيع منتدى Human Brain Project 3.7 إجابة مقارنة بـ 1.47 إجابة لكل سؤال على Stack Overflow. على الرغم من انخفاض الاستخدام خلال أوائل عام 2020 في بداية جائحة COVID-19 ، فقد ارتفع استخدام المنتدى بشكل كبير في أواخر عام 2020 وأوائل عام 2021.

استحوذت الأسئلة حول البرمجة المتعلقة بمجالات البحث الأساسية للمشروع على مزيد من الاهتمام والمناقشة النشطة وحل أسرع. بينما تتم مناقشة الأسئلة التي جذبت المستخدمين من العديد من البلدان بشكل أكثر نشاطًا ، إلا أنها استغرقت وقتًا أطول لحلها. تم حل المشكلات المتعلقة بدعم المسؤول بشكل أسرع بشكل عام. لم تختلف أنماط التفاعل عبر الإنترنت اختلافًا كبيرًا حسب حالة الانتماء للمشروع أو الجنس أو مستوى الأقدمية.

بشكل عام ، بدا أن المنتدى عبارة عن مجتمع شامل عبر الإنترنت يعزز التعاون.

رقمنة علوم الحياة

هناك حاجة لرقمنة علوم الحياة القائمة على المختبرات بشكل جزئي. سلطت وزارة الطاقة الأمريكية الضوء على هذه الحاجة عندما أنشأت المختبر الوطني الافتراضي للتقنية الحيوية في عام 2020 ، وهو اتحاد من المختبرات الوطنية التي تستخدم مرافق الكمبيوتر العملاق لمساعدة العلماء على تنسيق استجابة موحدة ضد جائحة COVID-19.

لكن الرقمنة لا تضمن تعاونًا ناجحًا. بينما بدأ مشروع الدماغ البشري في أوروبا بهدف واحد محدد سرعان ما انهار بسبب الجدل والخلاف ، لم يكن لأبحاث الدماغ الجارية في الولايات المتحدة من خلال مبادرة التقنيات العصبية المبتكرة رؤية واحدة. باتباع نهج بحث أكثر تقليدية ، تعمل فرق متعددة بشكل مستقل في مواضيع مختلفة. تلقت مبادرة BRAIN تمويلاً يزيد عن 3 مليارات دولار بحلول عام 2022 – ثلاثة أضعاف مبلغ مشروع الدماغ البشري.

في حين أن التأثير طويل المدى للمشروع قد لا يكون مفهوماً بالكامل ، فإن قمة مشروع الدماغ البشري 2023 في الفترة من 28 إلى 31 مارس ستوفر مكانًا للنقاش المفتوح مع المجتمع الأوسع حول ما حققه برنامج HBP. يمكن أن يؤدي الدعم المؤسسي لبحوث علم الأعصاب إلى عوائد هائلة ، ولكن لا يزال من غير الواضح كيفية تصميم المنظمات العلمية على أفضل وجه واستخدام الرقمنة في هذه العملية. نعتقد أن دراسة علوم البحث العلمي يمكن أن تساعد في تحقيق التعاون والأهداف المشتركة التي تسعى إليها هذه المبادرات.