Un nuevo juego de descubrimiento científico está permitiendo que los videojuegos aceleren significativamente la reconstrucción de la intrincada arquitectura de las células cerebrales, una tarea fundamental en 21 st ciencia del cerebro del siglo.
Mozak, un nuevo juego desarrollado por el Centro para la Ciencia de los Juegos de la Universidad de Washington en colaboración con el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro, permite a los científicos ciudadanos producir reconstrucciones tridimensionales completas de neuronas de diferentes regiones del cerebro en animales y personasDescubrir las diferentes formas de las células nerviosas es un primer paso fundamental para analizar cómo se ensamblan en los vastos circuitos que forman nuestro cerebro.
Desde que Mozak se lanzó en noviembre, los jugadores novatos, que suman aproximadamente 200 por día, y los neurocientíficos del Instituto Allen han podido reconstruir neuronas 3.6 veces más rápido que los métodos anteriores. El juego proporciona un marco para aumentar en gran medida el número de personas quepuede abordar esta tarea central en neurociencia.
Los jugadores también han superado a las computadoras en el rastreo de las formas complicadas de las neuronas. Con una supervisión mínima, pueden producir reconstrucciones que están completas en un 70 a 90 por ciento, en comparación con aproximadamente el 10 a 20 por ciento para las reconstrucciones generadas por computadora más efectivas.
El enfoque es similar a Foldit, un juego de resolución de acertijos desarrollado por el mismo equipo de UW que emplea a los videojuegos para predecir cómo se plegarán las proteínas.
"Las nuevas tecnologías nos han permitido crear imágenes tridimensionales de neuronas individuales, pero nuestra capacidad para catalogar estas células cerebrales, mapear su estructura y comprender las relaciones entre ellas ha sido sorprendentemente lenta", dijo Zoran Popović, director del Centro de Ciencias del Juego, profesor de la Escuela de Ciencias e Ingeniería Informática Paul G. Allen. "Hay un gran cuello de botella en el procesamiento y análisis de los datos que ingresan, que es donde la comunidad de Mozak está teniendo un gran impacto".
Mozak también ha permitido a los investigadores del Instituto Allen alejarse de las herramientas que requieren una capacitación complicada y un amplio aporte de expertos, sin sacrificar la calidad.
"Mozak es una gran oportunidad para que trabajemos con neurocientíficos ciudadanos para responder preguntas sobre la diversidad de tipos de células que existen en el cerebro y ayudarnos a alcanzar nuestros objetivos científicos mucho más rápido", dijo Staci Sorensen, investigadora de morfología en AllenInstituto para la Ciencia del Cerebro. "Es realmente emocionante que a las personas normales en el mundo se les enseñe, en un corto período de tiempo, cómo reconstruir las neuronas al mismo nivel que los expertos que han estado haciendo esto durante mucho tiempo".
Los nuevos jugadores también pueden recibir comentarios en tiempo real de neurocientíficos expertos, una característica única que permite a los jugadores de Mozak adquirir experiencia de clase mundial mucho más rápido. Mozak también requiere un consenso general entre múltiples jugadores sobre la forma de una neurona, lo que permite niveles sin precedentes deprecisión: al proporcionar reconstrucciones que no solo son confirmadas por uno o dos científicos, sino por una colección de jugadores entrenados que trabajan de forma independiente, Mozak, en efecto, puede proporcionar a la neurociencia las primeras reconstrucciones validadas de oro.
La creación de Mozak se inspiró en parte en las crecientes necesidades de análisis de datos generados por proyectos globales como la iniciativa BRAIN, según la neurocientífica Jane Roskams, que formó parte del grupo de trabajo asesor BRAIN. "Todavía no sabemos la respuesta apreguntas simples, como cuántos tipos diferentes de neuronas existen en un solo cerebro, pero comprender su forma física es una parte crítica de esto. El mapeo y análisis de neuronas nos ayudará a comprender cómo se relaciona su estructura con la función cerebral, tanto en cerebros sanos, y como características de la enfermedad ", dijo Roskams.
Mozak muestra a los jugadores una imagen volumétrica ampliada de una neurona, un tipo clave de célula cerebral que transmite información a través del sistema nervioso, y le pide al espectador que rastree o dibuje sus ramas visibles, que también pueden aparecer como puntos desconectados en másáreas desafiantes de datos.
Las neuronas tienen estructuras delicadas y altamente ramificadas que los ojos humanos pueden distinguir mucho mejor que las computadoras solas, dijeron los investigadores. Las personas también tienden a ser mucho mejores para inferir la probable estructura detallada a partir de datos débiles y, a veces, discontinuos. Sin embargo, las computadoras son mejores en rendimientotareas tediosas que pueden llevar mucho tiempo a los humanos y son más rápidas en la reconstrucción a partir de datos claros y continuos. Mozak reúne a las personas y la informática de una manera nueva, para resolver este enorme problema juntos.
"Esta no es una historia sobre personas que golpean computadoras porque las personas usan subconjuntos de estas herramientas computacionales", dijo Popović. "Se trata de aprovechar las cosas que las computadoras pueden hacer bien y las cosas que las personas hacen realmente bien cuando sonentrenado, formando una superpotencia simbiótica capaz de resolver desafíos no resueltos en la ciencia "
Hasta hace poco, los laboratorios de neurociencia estaban haciendo un buen seguimiento de aproximadamente una neurona por semana, dijo Stephen Smith, investigador principal del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro. Mozak puede acelerar ese progreso dramáticamente, pero comprender completamente las redes neuronales requerirá rastrear muchos miles deneuronas, dijo Smith.
En el futuro, los jugadores de Mozak pueden proporcionar datos que permitan que la inteligencia artificial y las herramientas de visión por computadora sean más inteligentes y efectivas para reconstruir las neuronas a una escala mucho mayor.
"Para lograr el tipo de progreso que deseamos lograr en la comprensión del funcionamiento del cerebro humano, eventualmente necesitaremos automatizar completamente esta tarea", dijo Smith. "Pero para desarrollar aún más nuestras herramientas de inteligencia artificial y visión por computadora, nosotrosnecesitan una gran cantidad de datos rastreados y anotados del tipo que los científicos ciudadanos de Mozak producirán. Proporcionarán la verdad fundamental ". A juzgar por la productividad de la experiencia emergente de Mozak, esto sucederá mucho antes de lo previsto, dicen los investigadores.
Más información: http://www.mozak.science/landing
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Jennifer Langston. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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