Implicações médicas da neurociência de código aberto

24 de julho de 2018

Por meio de nossos [artigos de Ciência Aberta] anteriores (https://itsfoss.com/category/science/), nos concentramos em vários campos sobre a importância de adotar uma Abordagem de Código Aberto em Ciência e Tecnologia. Agora vamos mergulhar mais fundo no espectro, examinando alguns aspectos importantes da neurociência.

Neste novo artigo sobre ciência aberta, vamos começar com Neurociência com uma perspectiva de código aberto, é claro, e examinar suas implicações médicas em termos de medicina e além. Falamos sobre neurociência moderna em particular e olhamos para alguns de seus ramos também, onde o código aberto prova ser 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, e cada método pode ser único.

O que é neurociência?

Anatomia de dois neurônios representativos no cérebro e uma sinapse entre eles. Caminho da corrente elétrica indicado com setas amarelas. Visualização detalhada da sinapse. Ilustração adaptada de Alzheimer’s Disease Education and Referral Center, National Institutes on Aging, U.S. National Institutes of Health | Legenda Fonte | Imagem Fonte A ideia básica da Neurociência é o estudo do sistema nervoso por meio 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.

Por que a neurociência é tão importante?

A chave para a compreensão de vários distúrbios neurológicos e psiquiátricos, como Esquizofrenia, Alzheimer e muitas outras doenças desafiadoras dependem dos avanços mais recentes em Neurociência Clínica.

Neuroengenharia

A adoção de uma abordagem de engenharia para melhor compreender, reparar e melhorar os sistemas neurais é conhecida como Neuroengenharia. Na neurociência moderna, a neuroengenharia pode ser de grande importância devido às suas perspectivas ilimitadas de se conectar com cognição e compreender a massa cinzenta. Uma ferramenta muito comumente referida neste domínio é a Brain-Computer Interface (BCI).

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

Open Ephys é outra iniciativa de código aberto para hardware de neurociência. A principal motivação por trás do Open Ephys foi criar consciência sobre como o Open Source:

  • Elimina redundância
  • Reduz custos
  • Aumenta a produtividade

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

Próteses e acessórios

Chega de habilitar deficientes, fale sobre habilidades super-humanas!

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

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

Projetos neurais incríveis agora tornaram possível ajudar as pessoas a fazer coisas que elas pensavam que não podiam mais. Mas isso não termina aí. Essas próteses agora permitem que as pessoas realizem tarefas sobre-humanas inacreditáveis com facilidade. Meio que sugere que DC's Cyborg eh? A que distância estamos da ficção?

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

Curiosamente, um desenvolvedor curioso no GitHub tentou o mesmo experimento conforme descrito no vídeo TEDx de Neil com Python para demonstrar os mesmos resultados.

Todo esse hardware cibernético de que falamos é, em sua maioria, desenvolvido pela comunidade com software de código aberto, tornando mais fácil resolver quaisquer problemas que o usuário possa encontrar. É sempre mais fácil reparar ou calibrar um acessório médico se o software executado nele for Open Source.

Neuroinformática

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

Neuroinformática é uma disciplina interdisciplinar que unifica Ciência da Computação e 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 muito básica entre os dois termos. A Neurologia é um ramo da Neurociência para estudar sistemas neurológicos com uma perspectiva Médica, para tratar de doenças relacionadas ao sistema nervoso, enquanto a 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 compostas por cientistas, inovadores e pesquisadores se comprometeram a 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 nobre acordo seguido por uma conferência intitulada Desenvolvimento Colaborativo de Modelos Orientados a Dados de Sistemas Neurais realizada em setembro de 2016 no Campus de Pesquisa de Janelia.

O respectivo artigo intitulado A Commitment to Open Source in Neuroscience é de acesso aberto e está disponível no jornal Cell chamado Neuron, que inclui uma declaração muito cuidadosa:

Pode haver muitas interpretações do que deve ser compartilhado, mas é preciso haver uma transição da antiga atitude de que não há obrigação ou motivação para liberar qualquer código associado a uma publicação, para uma mentalidade de que a liberação do código pode melhorar de uma publicação, além de oferecer benefícios para o laboratório e para a comunidade em geral. Esta iniciativa ajudará muito no fortalecimento de práticas de pesquisa honestas em um tópico tão sensível, tão intimamente relacionado à compreensão e diagnóstico de transtornos psiquiátricos. A razão por trás do mesmo é que quando alguém envia um artigo para qualquer periódico relacionado 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 artigo de pesquisa em 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 Neurociência. O repositório foi construído com a ajuda de uma rede de colaboradores com um objetivo comum: acompanhar e curar projetos de código aberto interessantes relacionados à neurociência.

Vamos agora dar uma olhada nas implicações de tudo o que discutimos acima em termos de neurociência médica.

Open Source Brain Initiative

A iniciativa Open Source Brain é baseada na simulação de diferentes regiões do cérebro humano para entendê-lo melhor.

Quando falamos sobre neurociência clínica, um compromisso em seguir estritamente uma abordagem de código aberto é muito necessário para garantir esforços de pesquisa transparentes e diagnóstico e tratamento descomplicados.

Neurotica

Neurotica é uma biblioteca de neurociência de código aberto para Mathematica (um sistema de computação técnica moderna que cobre a maioria das áreas da computação técnica). A biblioteca Neurotica, em particular, tem alguns recursos muito interessantes, incluindo um para lidar com dados 3D MRI.

Neuropharma

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

Neuropharma de código aberto

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

Open Source Neuroscience tem um grande impacto sobre o Open Source Neuropharma. Essas abordagens levarão a práticas mais transparentes no desenvolvimento de neuro-drogas.

O uso de Open Source Software e Linux na Neurociência Clínica garantirá uma melhor compreensão de qualquer objetivo de pesquisa direcionado para uma melhor neurofarmacologia, especialmente em iniciativas colaborativas entre neurocientistas e pesquisadores. A base para esses esforços já foi lançada via Open Source Pharma (discutido em nosso artigo anterior de ciência aberta).

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 podem tender a ser visíveis, audíveis ou sensoriais. Neuro-drogas continuam a ser desenvolvidas até hoje para enfrentar a Esquizofrenia suprimindo ou aliviando esses sintomas.

O OPTICS Project é uma iniciativa que foi criada com o único propósito de fornecer uma plataforma aberta para a verdadeira ciência translacional na pesquisa da Esquizofrenia. É um ótimo exemplo de Ciência Aberta.

O Projeto OPTICS visa demonstrar o valor de uma abordagem de ciência aberta para melhor compreender a eficácia e 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 diferentes tipos de dados que aproveitam as fontes de dados existentes. Agora é mais fácil diagnosticar distúrbios neurológicos porque os bancos de dados de neurociência são de código aberto por meio de projetos como o OPTICS.

Reduzindo a lacuna entre IA e neurociência

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

Esta extensa palestra TEDx destaca muitos pontos importantes sobre 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 desenvolvedor de software e deseja se envolver e contribuir com a Neurociência, aqui está um excelente recurso para começar. Você também pode verificar este papel no mesmo.

Resumo

Portanto, para relembrar a discussão resumidamente, apresentamos a Neurociência com uma perspectiva de código aberto com alguns de seus ramos interessantes. Exploramos dois conceitos importantes, um deles focado em Neuroengenharia para abordar melhorias médicas e cibernéticas e o outro direcionado por meio da abordagem Open Source Pharma para Neuropharma, para projetar ou desenvolver melhores drogas psiquiátricas. Finalmente, também enfatizamos como a IA e a neurociência podem ser tão correlacionadas uma com a outra.

Embora possamos continuar e continuar com este vasto tópico da Neurociência, esperamos ter sido capazes de cobrir o essencial e entregar a ideia básica por trás da Neurociência de Código Aberto com seus benefícios médicos.

Confira também a versão original desse post em inglês
Esse post foi originalmente escrito por Avimanyu Bandyopadhyay e publicado no site itsfoss.com. Tradução sujeita a revisão.

Medical Implications of Open Source Neuroscience

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