EBRAINS

Infrastructuur en gebruikersdiensten

De afgelopen decennia zijn er aanzienlijke verbeteringen doorgevoerd in neurotechnologieën, bijvoorbeeld voor de behandeling van aandoeningen van het centrale zenuwstelsel. In de klinische praktijk zijn deze neurotechnologieën gericht op hersenaandoeningen en symptomen waarvoor nog geen succesvolle farmacologische behandelingen zijn ontwikkeld. Aangezien de prevalentie van veel hersenaandoeningen toeneemt bij de vergrijzende bevolking, voorzien de vorderingen op het gebied van neurowetenschap en neurotechnologie in een belangrijke maatschappelijke behoefte. Neurotechnologie is echter een complex studiegebied omdat het afhankelijk is van de convergentie van meerdere disciplines, waaronder neurowetenschappen, materiaalkunde, elektronica, datawetenschap en engineering. 

Om deze gebieden te integreren en de opkomende revolutie op het gebied van hersen-computerinterfaces te realiseren, is een complexe, zeer gespecialiseerde infrastructuur nodig die geavanceerde fabricage-, test- en validatieprocessen kan ondersteunen. In de klinische neurowetenschap moeten behandelingen meer gepersonaliseerd worden, of met andere woorden, patiëntspecifiek. Het aantal hersenaandoeningen dat kan worden behandeld neemt toe en omvat onder meer zintuiglijk verlies (bijv. blindheid), verlamming, beroerte en epilepsie, waarvoor nieuwe, uitgebreide elektrode-arrays en gegevensverwerkingsapparatuur nodig zijn, die grote hoeveelheden informatie overbrengen en werken met ultrasnelle feedbackloops. Deze technologische innovaties kunnen tegelijkertijd ten goede komen aan de fundamentele neurowetenschap en belangrijke klinische toepassingen hebben. 

Zonder een integrerende infrastructuur zouden de inspanningen versnipperd blijven, zouden grote innovaties worden vertraagd en zouden de volgende grote stappen niet kunnen worden gezet. Het doel van EBRAINS-Neurotech is om deze samenhangende, goed ondersteunde infrastructuur te creëren, waarbij hardware, software en neurowetenschappelijke testfaciliteiten worden geïntegreerd en diensten en pijplijnen worden aangeboden aan onderzoekers op het gebied van fundamentele en klinische neurowetenschappen, computationele modellering en materiaalkunde.

Voorbeelden/beschrijving van het type onderzoek

EBRAINS-Neurotech zal een reeks faciliteiten en diensten aanbieden die flexibel kunnen worden gecombineerd, waardoor gebruikers neurotechnologieën van de volgende generatie kunnen ontwerpen, produceren en testen. De unieke kenmerken van de infrastructuur zijn de realiseerbaarheid, volledigheid en veelzijdigheid die worden geboden door nieuwe combinaties van technologieën, waardoor doorbraken mogelijk worden dankzij de schaal en anatomische resolutie van hersenregistratie- en stimulatiepatronen, de snelheid en kracht van lokale rekenkracht en de lange levensduur van hersenimplantaten. 

De innovaties worden benut in drie nauw met elkaar verweven platforms die gebruikersdiensten aanbieden: (i) hardware, (ii) software en (iii) neurowetenschap en ethiek (waarbij ook maatschappelijke en filosofische kwesties aan de orde komen). Het consortium zal samenwerken met het complementaire ESFRI EBRAINS en andere LSRI-consortia om gebruik te maken van de beschikbaarheid van gepersonaliseerde, FAIR medische en neurowetenschappelijke gegevens, high-performance computing en computersimulaties. Via zijn hardware- en rekencomponenten, machine learning-tools, federatieve gegevenscuratie en -analyse is EBRAINS-Neurotech sterk verbonden met de LSRI Health and Materials Groups van NWO. 

Met behulp van de diensten zullen onderzoekers het brein beter kunnen begrijpen door complexe neurale signalen te vertalen naar sensorische, motorische en cognitieve parameters, door te leren hoe het brein verspreide stimulatiepatronen omzet in veranderingen in gedrag, perceptie en cognitie, en door te onderzoeken hoe fysieke hardware slim genoeg kan worden om tekortkomingen in het brein en de geest te helpen herstellen. EBRAINS-Neurotech zal samen met andere partners in Europa geavanceerde datacuratie, -verwerking en -analyse ontwerpen, de overdracht van data naar computationele modellen faciliteren en nieuwe toepassingen ontwikkelen voor op de hersenen geïnspireerde robotica en neurotechnologieën, zoals hersen-machine-interfaces en neuroprothetische apparaten voor de behandeling van aandoeningen van het zenuwstelsel.

Toegang tot de infrastructuur

De toegang tot EBRAINS-Neurotech is gestructureerd rond drie mechanismen: wetenschappelijke excellentie, betalen per gebruik en algemeen belang. Algemene openbare toegang geeft alle gebruikers beperkte toegang tot diensten zoals gegevenszoekfuncties en hersenatlassen. Deskundige wetenschappers kunnen accounts aanvragen voor uitgebreide faciliteiten, waarbij de toegang wordt beheerd door een projectmanager, indien nodig in samenwerking met de AISBL in Brussel. Ten slotte geldt betalen per gebruik voor faciliteiten die veel onderhoud vergen en niet onder de financiering van Roadmap vallen, en zal een High-Level Support Team (HLST) onderzoekers helpen bij het navigeren door de infrastructuur. Een gebruikerscomité zal grote verzoeken om middelen beoordelen.