ห้องปฏิบัติการสมองนานาชาติ

ห้องปฏิบัติการสมองนานาชาติ (IBL) เป็นความร่วมมือระดับนานาชาติขนาดใหญ่ของห้องปฏิบัติการประสาทวิทยาศาสตร์ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อทำความเข้าใจการตัดสินใจในระดับเซลล์ประสาท[ 1 ]ในปี 2025 IBL ได้เผยแพร่ผลลัพธ์ที่สำคัญ โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับแผนที่กิจกรรมทั่วทั้งสมองที่สมบูรณ์เป็นครั้งแรกเกี่ยวกับการตัดสินใจ[ 2 ] [ 3 ]ความร่วมมือนี้รวบรวมนักวิทยาศาสตร์กว่า 80 คนใน 19 ห้องปฏิบัติการทั่วสหรัฐอเมริกาและยุโรป เพื่อทำความเข้าใจพฤติกรรมเดียวในสมองของหนูโดยการรวบรวมข้อมูลและใช้วิธีการที่เป็นมาตรฐาน[ 1 ]ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิ Simonsและ Wellcome Trust และได้รับแรงบันดาลใจจากความสำเร็จของความร่วมมือขนาดใหญ่อื่นๆ ในด้าน วิทยาศาสตร์เช่นCERN [ 1 ] [ 4 ]
แผนที่สมองทั่วทั้งสมอง
ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2568 IBL ได้เผยแพร่ผลการค้นพบที่สำคัญครั้ง แรกในเอกสารสองฉบับที่ประสานงานกันในNature [ 5 ] [ 6 ]การวิจัยนี้ได้ให้แผนที่กิจกรรมประสาททั่วทั้งสมองอย่างครอบคลุมเป็นครั้งแรกในระหว่างภารกิจการตัดสินใจในหนู ซึ่งบันทึกไว้ในระดับเซลล์ประสาทเดี่ยว[ 2 ] [ 7 ] [ 3 ]
ผลการค้นพบที่สำคัญซึ่งท้าทายมุมมองดั้งเดิมเกี่ยวกับการทำงานของสมองคือ กระบวนการตัดสินใจไม่ได้จำกัดอยู่เพียงไม่กี่พื้นที่ แต่กระจายอยู่เกือบทั่วทั้งสมอง[ 2 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 3 ]พบสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับงาน ตั้งแต่การประมวลผลภาพไปจนถึงการเคลื่อนไหวและรางวัลที่ได้รับ ในพื้นที่สมองเกือบทั้งหมด 279 แห่งที่บันทึกไว้ สมาชิกผู้ก่อตั้งคนหนึ่งอธิบายกิจกรรมนี้ว่าทำให้สมองสว่างไสว "เหมือนต้นคริสต์มาส" [ 2 ]
โครงการนี้มีขนาดใหญ่มาก โดยเกี่ยวข้องกับการบันทึกข้อมูลจากเซลล์ประสาทกว่า 621,000 เซลล์ ในหนูทดลอง 139 ตัว จาก 12 ห้องปฏิบัติการ บทความที่เกี่ยวข้องได้อธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีการที่สมองเข้ารหัสความคาดหวังก่อนหน้า โดยพบว่าข้อมูลนี้ถูกเข้ารหัสไว้ในบริเวณสมองประมาณ 20% ถึง 30% ครอบคลุมตั้งแต่บริเวณรับรู้ทางประสาทสัมผัสในระยะแรกไปจนถึงบริเวณเปลือกสมองระดับสูง
เข้าใกล้
รูปแบบการวิจัยของ IBL อาศัยการกำหนดมาตรฐานวิธีการทดลองและการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดในห้องปฏิบัติการที่เข้าร่วม เพื่อให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลสามารถทำซ้ำได้ เพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการสร้างแผนที่สมองทั้งระบบ นักวิจัยได้ฝึกหนูทดลองในงานแยกแยะภาพแบบมาตรฐานเพียงงานเดียว ในงานดังกล่าว หนูทดลองจะเห็นสิ่งเร้าทางด้านซ้ายหรือด้านขวาของหน้าจอ และต้องหมุนวงล้อเพื่อนำสิ่งเร้ามาไว้ตรงกลางเพื่อรับรางวัล
ในขณะที่หนูทำภารกิจ นักวิจัยใช้โพรบซิลิคอนความหนาแน่นสูง ( Neuropixels ) เพื่อบันทึกกิจกรรมของเซลล์ประสาทหลายพันเซลล์ในหลายบริเวณของสมองพร้อมกัน โดยการรวบรวมการบันทึกจากห้องปฏิบัติการต่างๆ ซึ่งแต่ละห้องปฏิบัติการมุ่งเป้าไปที่บริเวณสมองที่แตกต่างกัน IBL สามารถสร้างแผนที่ที่สมบูรณ์ซึ่งครอบคลุมปริมาตรสมองของหนูได้ถึง 95% ชุดข้อมูลที่ได้นี้ได้รับการเผยแพร่สู่สาธารณะให้แก่ชุมชนประสาทวิทยาศาสตร์ในวงกว้าง[ 4 ]
ต้นกำเนิด
IBL ก่อตั้งขึ้นในปี 2016 โดยZachary Mainen (ศูนย์ Champalimaud สำหรับสิ่งที่ไม่รู้จัก), Michael Hausser ( มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน ) และAlexandre Pouget ( มหาวิทยาลัยเจนีวา ) นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้โต้แย้งในบทความที่ตีพิมพ์ในปีเดียวกัน[ 12 ]ว่า ด้วยความซับซ้อนของคำถามในด้านประสาทวิทยาศาสตร์และขนาดของความท้าทายทางเทคนิค ดูเหมือนว่าการวิจัยที่ดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการแต่ละแห่งจะไม่เพียงพอที่จะเข้าใจว่าสมองทำงานอย่างไร ด้วยแรงบันดาลใจจากความสำเร็จอันน่าทึ่งของการทำงานร่วมกันขนาดใหญ่ในสาขาฟิสิกส์ เช่นCERNหรือLIGOพวกเขาจึงเสนอให้สร้างความร่วมมือที่มุ่งเน้นในลักษณะเดียวกันในด้านประสาทวิทยาศาสตร์โดยอิงจากหลักการหลักหลายประการ:
- เป้าหมายร่วมกันที่ทะเยอทะยานแต่ก็สมจริง (เช่น แบบจำลองการตัดสินใจทั่วทั้งสมองในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียว)
- การประสานงานอย่างใกล้ชิดระหว่างนักทฤษฎีและนักทดลอง
- การกำหนดมาตรฐานของงานด้านพฤติกรรม ฮาร์ดแวร์ และการวิเคราะห์ข้อมูล เพื่อให้มั่นใจได้ถึงความสามารถในการทำซ้ำและการรวมข้อมูลเข้าด้วยกัน
- การเข้าถึงข้อมูลและทรัพยากรอย่างเปิดกว้างทั้งภายในและภายนอกความร่วมมือ และ
- โครงสร้างองค์กรค่อนข้างแบนราบ และกระบวนการตัดสินใจแบบร่วมมือกัน
หลักการเหล่านี้เป็นหัวใจสำคัญของความร่วมมือ IBL [ 13 ] [ 14 ]
IBL เปิดตัวอย่างเป็นทางการในเดือนกันยายน พ.ศ. 2560 [ 15 ] [ 16 ]ด้วยเงินสนับสนุน 10 ล้านดอลลาร์สหรัฐจากมูลนิธิ Simonsและเงินสนับสนุน 10 ล้านปอนด์จากWellcome Trust
ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญครั้งแรกของโครงการคือการพัฒนาสถาปัตยกรรมข้อมูลแบบโอเพนซอร์สสำหรับการทำงานร่วมกันด้านประสาทวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่[ 17 ]และการจำลองพฤติกรรมในห้องปฏิบัติการทดลองทั้งหมด[ 18 ]ในปี 2019 IBL ได้เผยแพร่ข้อมูลพฤติกรรมซึ่งประกอบด้วยตัวเลือกของหนูเกือบ 3 ล้านครั้ง[ 19 ]
ความก้าวหน้าครั้งต่อมาเกี่ยวข้องกับการประกอบแผนที่กิจกรรมทั่วทั้งสมอง แผนที่กิจกรรมนี้ได้มาจากการใช้โพรบNeuropixels ซึ่งช่วยให้สามารถบันทึกเซลล์ประสาทได้มากถึง 300-1000 เซลล์พร้อมกัน [ 20 ]ผลลัพธ์ได้รับการตีพิมพ์ในเดือนกันยายน พ.ศ. 2568 ในสองบทความในNatureโดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับแผนที่กิจกรรมทั่วทั้งสมองที่สมบูรณ์เป็นครั้งแรกเกี่ยวกับการตัดสินใจ[ 5 ] [ 6 ]
ในระยะที่สอง จะมีการใช้ เทคโนโลยีการบันทึกอื่นๆ เช่นการถ่ายภาพแคลเซียมจากนั้นข้อมูลเหล่านี้จะถูกวิเคราะห์และบูรณาการเพื่อสร้างแบบจำลองการตัดสินใจในระดับสมองโดยรวม
การเป็นสมาชิก
Mainen, Hausser และ Pouget ได้เข้าร่วมทีมในปี 2016 โดยมีสมาชิกใหม่เข้าร่วมด้วย
- แลร์รี แอ็บบอตต์ ( มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย )
- โดรา แองเจลากิ ( มหาวิทยาลัยนิวยอร์ก )
- มัตเตโอ คารานดินี ( มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน )
- แอนน์ เชิร์ชแลนด์ ( มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแอนเจลิส )
- หยาง ตัน ( มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ )
- ปีเตอร์ ดายัน ( สถาบันแม็กซ์พลังค์ ทูบิงเงน )
- โซฟี เดเนฟ ( อีโคล นอร์มอลเล ซูเปอริเยอ )
- อิลา ฟีเอเต ( สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ )
- Surya Ganguli ( มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด )
- เคนเนธ แฮร์ริส ( มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน )
- ปีเตอร์ ลาแธม ( มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน )
- ซอนยา โฮเฟอร์ ( มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน )
- ทอม เมอร์ซิก-ฟลอเกล ( มหาวิทยาลัยคอลเลจลอนดอน )
- เลียม พานินสกี ( มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย )
- โจนาธาน พิลโลว์ ( มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน )
- อิลานา วิตเทน ( มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน )
- โทนี่ ซาดอร์ ( ห้องปฏิบัติการโคลด์สปริงฮาร์เบอร์ )
และในอีกหลายปีต่อมาโดย
- นิค สไตน์เมทซ์ ( มหาวิทยาลัยวอชิงตัน ) ในปี 2019
- ทาเทียนา เอ็งเกล ( ห้องปฏิบัติการโคลด์สปริงฮาร์เบอร์ ) ในปี 2020
เดวิด แทงค์และคาร์ลอส โบรดี้ (ทั้งคู่เป็นอาจารย์ประจำมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน) เข้าร่วมในปี 2016 แต่ถอนตัวในปี 2017 เพื่อหลีกเลี่ยงผลประโยชน์ทับซ้อน
ลิงก์ภายนอก
- เว็บไซต์อย่างเป็นทางการ