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Los investigadores crean “Wikipedia” para las neuronas

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El valor de las décadas de los datos que se han recogido sobre los mil millones de neuronas en el cerebro es asombroso. Para ayudar a científicos a tener sentido de estos “datos grandes del cerebro,” los investigadores en la universidad del Carnegie Mellon han utilizado la explotación minera de datos para crear el Web site disponible de a público - que actúa como Wikipedia, poniendo en un índice la información fisiológica sobre las neuronas

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El sitio ayudará a acelerar el avance de la investigación de la neurología proporcionando un recurso centralizado para recoger y comparar datos sobre la función neuronal. Una descripción de los datos disponibles y algo de los análisis que se pueden realizar usando el sitio son publicadas en línea por el diario de la neurofisiología.

Las neuronas en el cerebro se pueden dividir en aproximadamente 300 diversos tipos basados en sus características físicas y funcionales. Los investigadores han estado estudiando la función y las características de muchos diversos tipos de neuronas por décadas. Los datos resultantes se dispersan a través de diez de millares de papeles en la literatura científica. Investigadores en el Carnegie Mellon dado vuelta a la explotación minera de datos para recoger y para organizar estos datos de una manera que hará posible, por primera vez, nuevos métodos de análisis.

“Si queremos pensar en la construcción de un cerebro o re-engineering el cerebro, necesitamos saber con qué piezas estamos trabajando,” dijimos el preboste de Nathan y al director urbanos, provisionales de la iniciativa de la neurología de BrainHubSM Carnegie-Mellon. “Sabemos mucho sobre las neuronas en algunas áreas del cerebro, pero muy poco sobre las neuronas en otras. Para acelerar nuestra comprensión de neuronas y de sus funciones, necesitamos poder determinar fácilmente sobre si qué sabemos ya sobre algunas neuronas podemos ser aplicados a otras sabemos menos.”

Shreejoy J. Tripathy, que trabajó en laboratorio urbano cuando él era estudiante de tercer ciclo en el Carnegie Mellon común/universidad del centro de Pittsburgh para la base de los nervios del programa de la cognición (CNBC) en el cómputo de los nervios, seleccionó más de 10.000 papeles publicados que contuvieron los datos fisiológicos que describían cómo las neuronas respondieron a las varias entradas. Él utilizó los algoritmos de la explotación minera del texto “leídos” cada uno de los papeles. El software de la explotación minera del texto encontró las porciones de cada papel que identificaron el tipo de neurona estudiado y después aisló los datos electrofisiológicos relacionados con las características de ese tipo neuronal. También recuperó la información sobre cómo cada uno de los experimentos en la literatura fue terminado, y corrigió los datos para explicar cualquier diferencia que se pudiera causar por el formato del experimento. Total, Tripathy, que ahora es un postdoc en la universidad de la Columbia Británica, podía recoger y estandardizar los datos para aproximadamente 100 diversos tipos de neuronas, que él publicó en el Web site http://www.neuroelectro.org.

Puesto que los datos sobre el Web site fueron recogidos usando la explotación minera del texto, los investigadores realizaron que era probable contener los errores relacionados con la extracción y la estandardización. Urbano y su grupo validó mucho de los datos, pero también crearon un mecanismo que permite que los usuarios del sitio señalen los datos por medio de una bandera para la evaluación adicional. Los usuarios también pueden contribuir nuevos datos con la intervención mínima de los administradores del sitio, similares a Wikipedia.

“Es un ambiente dinámico en el cual la gente puede recoger, refinar y agregar datos,” dijo urbano, que es el profesor del Dr. Frederick A. Schwertz Distinguished de ciencias de la vida y un miembro del CNBC. “Será un recurso útil a la gente que hace la investigación de la neurología por todo el mundo.”

Los investigadores pueden ahora encontrar grupos de neuronas

En última instancia, el Web site ayudará a investigadores a encontrar grupos de neuronas que compartan las mismas características fisiológicas, que podrían proporcionar una mejor comprensión de cómo funciona una neurona. Por ejemplo, si un investigador encuentra que un tipo de neurona en el neocortex del cerebro enciende espontáneamente, pueden mirar para arriba otras neuronas que enciendan espontáneamente y tienen acceso a los trabajos de investigación que tratan este tipo de neurona. Usando esa información, pueden formar rápidamente hipótesis alrededor independientemente de si los mismos mecanismos son en el juego en ambos las neuronas nuevamente descubiertas y previamente estudiadas.

Para demostrar cómo neuroelectro.org podría ser utilizado, los investigadores compararon los datos electrofisiológicos de más de 30 tipos de la neurona que habían sido estudiados lo más pesadamente posible en la literatura. Estas neuronas piramidales incluidas en el hipocampo, que son responsables de memoria, y neuronas de la dopamina en el midbrain, probablemente responsable de recompensa-buscar comportamientos y el apego, entre otros. El sitio podía encontrar muchas semejanzas previstas entre los diversos tipos de neuronas, y algunas semejanzas que eran una sorpresa a los investigadores. Esas sorpresas representan las áreas prometedoras para la investigación futura.

En trabajo en curso, los investigadores están comparando los datos con otras clases de datos, incluyendo datos sobre los patrones de las neuronas de la expresión de gene. Por ejemplo, el grupo urbano está utilizando otro público - recurso disponible, el atlas del cerebro de Allen, para encontrar si los grupos de neuronas con la función eléctrica similar tienen expresión de gene similar.

“Tomaría mucho tiempo, esfuerzo y dinero para determinar ambas las características fisiológicas de una neurona y de su expresión de gene,” urbano dicho. “Nuestro Web site ayudará a dirigir esta investigación, haciéndola mucho más eficiente.”