Implicações Médicas da Neurociência de Código Aberto

Através de nossos artigos anteriores da Open Science, nos concentramos em vários campos sobre o significado da adoção de uma Abordagem do Código Aberto em Ciência e Tecnologia. Vamos agora mergulhar mais fundo no espectro, examinando alguns aspectos importantes da neurociência.

Neste novo artigo sobre ciência aberta, vamos começar com a neurociência com uma perspectiva de fonte aberta, é claro, e investigar suas implicações médicas em termos de medicina e além. Falamos sobre a neurociência moderna em particular e também analisamos alguns de seus ramos, onde o código aberto se mostra uma grande vantagem. Ao longo desta leitura, também exploraremos alguns desenvolvimentos de FOSS em Neurociência.

Vamos começar com este vídeo notável que destaca casos distintos de diagnóstico cerebral. O Dr. Daniel Amen explica claramente como cada cérebro precisa ser diagnosticado de maneira diferente, cada método que pode ser tão único.

O que é neurociência?

Anatomia de dois neurônios representativos no cérebro e uma sinapse entre eles. Caminho de corrente elétrica indicado com setas amarelas. Inserção, close-up vista da sinapse. Ilustração adaptada do Centro de Educação e Referência de Doença de Alzheimer, National Institutes on Aging, Institutos Nacionais de Saúde dos EUA | Fonte de legenda | Fonte da imagem

A ideia básica da Neurociência é o estudo do sistema nervoso através de métodos científicos atuais e em evolução. É tudo sobre uma vasta e expansiva rede de neurônios e sinapses, não apenas limitada ao cérebro, mas além dela.

Por que a neurociência é tão importante?

A chave para a compreensão de vários distúrbios neurológicos e psiquiátricos, como a esquizofrenia, a doença de Alzheimer e muitas outras doenças desafiadoras, depende dos mais recentes avanços da neurociência clínica.

Neuroengenharia

Adotar uma abordagem de engenharia para entender melhor, reparar e melhorar os sistemas neurais é conhecido como Neuroengenharia. Na neurociência moderna, a neuroengenharia pode ser de grande importância devido às suas perspectivas ilimitadas de se conectar com a cognição e entender a massa cinzenta. Uma ferramenta muito comumente referida neste domínio é uma interface cérebro-computador (BCI).

O vídeo a seguir traz a você a história por trás do OpenBCI, uma interface de código aberto que recebeu mais de um dobro de seu objetivo de financiamento no Kickstarter.

O Open Ephys é outro hardware da Open Source Initiative for Neuroscience. A principal motivação por trás do Open Ephys foi criar uma conscientização sobre como o Open Source:

  • Elimina a redundância
  • Reduz custos
  • Aumenta a produtividade

Leia sobre um artigo relacionado aqui. Sua história destaca todas as idéias fundamentais por trás do Open Ephys.

Próteses e Melhorias

Não mais apenas habilitando os deficientes, fale sobre habilidades super-humanas!

Basicamente, uma prótese é um substituto para qualquer parte do corpo. Mas um aprimoramento pode ser algo com uma função que não existe em sua forma natural!

Por muitos anos, os neuroengenheiros em todo o mundo vêm desenvolvendo próteses neurais construídas com projetos baseados em diferentes estruturas de hardware. Algumas dessas neuro-próteses estão agora tão avançadas que dificilmente têm uma diferença notável em termos de usabilidade.

Projetos neurais incríveis tornaram possível ajudar as pessoas a fazer coisas que eles achavam que não podiam mais. Mas isso não termina aí. Essas próteses agora permitem que as pessoas executem tarefas sobre-humanas inacreditáveis ​​com facilidade. Meio que te dá uma dica para o Cyborg do DC eh? A que distância estamos da ficção?

Bem, o mundo real conhece Neil Harbisson, o primeiro ciborgue do planeta. Se você está curioso, confira o seguinte vídeo TEDx para saber o que a jornada de se tornar um cyborg pode ser:

Curiosamente, um desenvolvedor curioso no GitHub tentou a mesma experiência descrita no vídeo TEDx de Neil com o Python para demonstrar os mesmos resultados.

Todo esse hardware cibernético sobre o qual conversamos é basicamente baseado em comunidade, com software Open Source, facilitando a resolução de qualquer problema que o usuário possa encontrar. É sempre mais fácil reparar ou calibrar um aprimoramento médico se o software executado nele for de código aberto.

Neuroinformática

Assim como a Bioinformática, como discutimos em nosso artigo científico anterior, podemos definir a Neuroinformática revisitando a mesma definição:

A neuroinformática é um tema interdisciplinar que unifica a Ciência da Computação e a Neurociência, que envolve o desenvolvimento de métodos computacionais e ferramentas de software para analisar e interpretar dados neurológicos.

A Neurologia Computacional e a Neuroinformática têm as mesmas diferenças que a Biologia Computacional e a Bioinformática têm entre si, conforme discutimos anteriormente.

Você pode estar se perguntando sobre o uso das frases “Neurologia Computacional” e “Neurociência Computacional”. Existe uma diferença básica entre os dois termos. Neurologia é um ramo da neurociência para estudar sistemas neurológicos com uma perspectiva médica, para abordar doenças relacionadas ao sistema nervoso, enquanto neurociência pode ser qualquer coisa sobre o sistema nervoso em geral. Leia mais sobre eles aqui.

Neurociência de código aberto

A Carta Aberta para a qual mais de 200 pessoas, incluindo cientistas, inovadores e pesquisadores, assumiram o compromisso de adotar uma Abordagem de Código Aberto em todos os seus esforços de pesquisa em Neurociência pode ser encontrada em opensourceforneuroscience.org. Isso deu origem ao Movimento de Neurociência de Código Aberto.

Todas essas pessoas chegaram a um acordo nobre seguido por uma conferência intitulada Desenvolvimento colaborativo de modelos baseados em dados de sistemas neurais, realizada em setembro de 2016 no Janelia Research Campus.

O respectivo artigo intitulado “Um Compromisso com o Código Aberto em Neurociências” é de acesso aberto e está disponível na revista Cell denominada Neuron, que inclui uma declaração muito cuidadosa:

Pode haver muitas interpretações do que “deveria” ser compartilhado, mas é preciso haver uma transição da velha atitude de que não há obrigação ou motivação para liberar qualquer código associado a uma publicação, para uma mentalidade de que o lançamento do código pode melhorar a valor científico de uma publicação, bem como fornecer benefícios para o laboratório e a comunidade em geral.

Essa iniciativa ajudará muito no fortalecimento de práticas honestas de pesquisa sobre um assunto tão sensível, tão intimamente relacionado à compreensão e ao diagnóstico de transtornos psiquiátricos. A razão por trás disso é que, quando alguém envia um artigo para qualquer revista relacionada à neurociência, qualquer código-fonte de software que tenha sido usado para essa pesquisa teria que ser disponibilizado junto com ele também. Isso estabelece uma validação mais forte do trabalho de pesquisa sob revisão.

Open Neuroscience é um repositório de informações que segue uma ideologia muito semelhante. Ele armazena links de projetos em sites como o GitHub, que se concentram apenas na área de neurociência. O repositório foi construído com a ajuda de uma rede de colaboradores com um objetivo comum: acompanhar e curar projetos interessantes de Open Source relacionados à Neurociência.

Vamos agora olhar para as implicações de tudo o que discutimos acima em termos de neurociência médica.

Iniciativa Brain Open Source

A Iniciativa do Cérebro de Código Aberto baseia-se em simular diferentes regiões do cérebro humano para melhor compreendê-lo.

Quando falamos de neurociência clínica, o compromisso de seguir estritamente uma Abordagem de Fonte Aberta é muito necessário para garantir esforços de pesquisa transparentes e diagnóstico e tratamento sem complicações.

Neurotica

A Neurotica é uma biblioteca de neurociência de fonte aberta para o Mathematica (um moderno sistema de computação técnica que cobre a maioria das áreas de computação técnica). A biblioteca Neurotica, em particular, tem alguns recursos muito interessantes, incluindo um para lidar com dados de ressonância magnética 3D.

Neuropharma

Como já sabemos, o termo pharma refere-se à medicina em geral, neuropharma refere-se especificamente à medicina feita apenas para distúrbios neurológicos ou psiquiátricos.

Neuropharma de código aberto

A Open Molecular Neuroscience segue uma abordagem Open Source Pharma para garantir melhores colaborações na melhoria dos medicamentos existentes ou no desenvolvimento de novos medicamentos para combater a esquizofrenia e outros transtornos psiquiátricos, que é a principal ideia por trás do Neuropharma Open Source.

A neurociência de código aberto tem grande impacto no Neuropharma de código aberto. Essas abordagens levarão a melhores práticas transparentes no desenvolvimento de drogas neuro-drogas.

O uso de Software Open Source e Linux em Neurociência Clínica garantirá um melhor entendimento de qualquer meta de pesquisa voltada para uma melhor neurofarmacologia, especialmente em iniciativas colaborativas entre neurocientistas e pesquisadores. A base para esses esforços já foi estabelecida por meio do Open Source Pharma (discutido em nosso artigo de ciência aberta anterior).

Por exemplo, a esquizofrenia é uma doença neurológica que ocorre devido a um distúrbio neurodegenerativo que dá origem a alucinações e delírios. Essas alucinações e delírios tendem a ser visíveis, audíveis ou sensoriais. Os neurotrópicos continuam se desenvolvendo até hoje para enfrentar a esquizofrenia pela supressão ou alívio desses sintomas.

O projeto OPTICS é uma iniciativa que foi criada com o único propósito de fornecer uma plataforma aberta para a verdadeira ciência translacional na pesquisa de esquizofrenia. É um ótimo exemplo do Open Science.

O projeto OPTICS visa demonstrar o valor de uma abordagem de ciência aberta para entender melhor a eficácia e a segurança dos medicamentos usados ​​para tratar a esquizofrenia e a esquizofrenia como uma doença, incluindo história natural, subtipos e etiologias. A intenção é contribuir para o desenvolvimento de novos projetos de pesquisa e métodos analíticos para tipos de dados diferentes que aproveitam as fontes de dados existentes.

Agora é mais fácil diagnosticar distúrbios neurológicos por causa dos bancos de dados de neurociência que são o Open Source por meio de projetos como o OPTICS.

Fazendo a ponte entre a AI e a neurociência

A Inteligência Artificial e a Neurociência associam-se intimamente umas às outras, pois a pesquisa baseada em qualquer uma delas é inspirada na outra. Portanto, um esforço contínuo é essencial para uni-los.

Esta extensa palestra TEDx destaca muitos pontos importantes em ambos. Também menciona a importância das iniciativas de neurociência de código aberto, como o Human Brain Project e Numenta. Algumas outras grandes iniciativas são NeuralEnsemble e CON.

Se você é um desenvolvedor de software e quer se envolver e contribuir para a neurociência, aqui está um excelente recurso para começar. Você também pode verificar este papel no mesmo.

Resumo

Então, para relembrar a discussão em breve, apresentamos a neurociência para você com uma perspectiva do Open Source com alguns de seus ramos interessantes. Exploramos dois conceitos importantes, um focado na Neuroengenharia para abordar os aprimoramentos médicos e cibernéticos e o outro sendo conduzido por meio da abordagem Open Source Pharma em relação à Neuropharma, para projetar ou desenvolver melhores drogas psiquiátricas. Finalmente, também enfatizamos como a inteligência artificial e a neurociência podem ser tão correlacionadas entre si.

Embora possamos continuar com esse vasto tópico da Neurociência, esperamos poder cobrir o essencial e oferecer a ideia básica por trás da neurociência de código aberto com seus benefícios médicos.

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