Avansert infrastruktur vil revolusjonere hjerneforskningen

Norske forskere har gjennom ti år bidratt til å utvikle nye datadelingstjenester kombinert med digitale tredimensjonale hjerneatlas.

– Ved å utvikle en avansert digital infrastruktur for hjerneforskning, EBRAINS, har «The Human Brain Project» gjort nye studier mulige som øker vår forståelse av hjernens komplekse struktur og funksjon, sier professor og prodekan for forskning og innovasjon, Jan G. Bjålie. Han har ledet utviklingen av infrastruktur i det store EU-prosjektet siden 2018.

Hjerneatlas er som en kartløsning for hjernen

Et viktig bidrag til infrastrukturen fra forskergruppen Nevrale systemer ved UiO har vært utviklingen av verktøy som gjør at forskere kan knytte sine data til tredimensjonale hjerneatlas. Dette gir eksakt informasjon om hvor i hjernen dataene kommer fra og muligheter til å sammenstille og analysere data fra mange kilder, samlet inn ved bruk av ulike metoder.

– Man kan sammenlikne det med kartløsninger på internett der ulike typer informasjon om hva som befinner seg på et sted er gjort tilgjengelig gjennom kart-koordinater, bekrefter professor Trygve Leergaard. Sammen med Bjålie leder han forskergruppen Nevrale Systemer, og bidrar til utvikling av hjernekart som brukes av EBRAINS.

For lite deling til nå

– Sykdommer som rammer hjernen er en stor kostnad for helsevesenet og samfunnet. Hjernen er den mest kompliserte strukturen vi kjenner til og hjerneforskere har gjennom over hundre år med forskning avdekket mye om hjernens oppbygning og funksjon. Men vi vet fortsatt for lite om hjernens funksjon under utvikling, aldring og sykdom, og det er stor mangel på effektiv behandling ved sykdom, sier Leergaard.

For å kunne forstå og modellere hjernen må tilgjengelige data settes i sammenheng, og det har hittil vært vanskelig fordi forskernes metoder, målinger og resultater er ulike og lite tilgjengelige for gjenbruk av andre. Det er nettopp slike sammenhenger EBRAINS skal bidra til å skape.

– Det har vært mangel både på vilje og muligheter til å dele data fra forskningsprosjekter, sier Leergaard.

Tradisjonelt publiseres forskningsresultater i artikler som bare viser utvalgt informasjon, mens store mengder underliggende data og rådata ofte er utilgjengelige. De fleste typer forskningsdata har vært dårlig utnyttet og det er stort potensiale for å gjenbruke data til analyser av andre problemstillinger eller med nye analysemetoder.

– Dette er anerkjent av Forskningsrådet og alle norske universiteter, som nå stiller krav om at forskningsdata skal gjøres offentlig tilgjengelige, sier Leergaard.

FAIR-prinsippene må følges

De siste årene har det blitt allmenn aksept for og bruk av de såkalte FAIR-prinsippene som sier at forskningsdata skal være Findable, Accessible, Interoperable, Re-usable, eller på norsk: gjenfinnbare, tilgjengelige, samhandlende og gjenbrukbare.
Allerede i 2018, under arbeidet med sin doktoravhandling, skrev hjerneforsker og medlem av gruppen Nevrale systemer, Ingvild E. Bjerke dette i Medisinbloggen:

«For at forskningsdata skal ha relevans og verdi utover å svare på et spesifikt spørsmål adressert i en gitt artikkel, er det et klart behov for å forbedre og standardisere rapportering. Vi ønsker at våre funn bidrar til å rette søkelyset mot dette behovet.»

Verdien av dataene blir mye større

- Det mangler ofte beskrivelser som gjør det mulig å finne og bruke forskningsdata om igjen, sier Ingvild Bjerke.

– Verdifulle arkivdata blir verdiløse dersom det ikke finnes informasjon som forklarer hva dataene viser og hvilke metoder de ble laget med. Målet for et forskningsprosjekt er som regel å publisere resultater i en artikkel, så det har ikke vært tradisjon for å arkivere resultater og data slik at de kan gjenbrukes. Dessuten følger forskerne ofte sin egen praksis som er krevende å forstå for andre, forteller Leergaard.

Når både universitetene, Forskningsrådet og de fleste internasjonale tidsskrifter stiller krav om datadeling i henhold til FAIR-prinsippene ligger det godt til rette for at verdifulle forskningsdata blir tilgjengelige og får større verdi. Forskerne ved NeSys gruppen ved UiO er klare for å hjelpe norske forskere med å strukturere og kvalitetssikre data slik at de kan publiseres gjennom EBRAINS.

Mange fagfolk har bidratt til EBRAINS

Utviklingsarbeidet til grunn for EBRAINS har skjedd i store tverrfaglige team av hjerneforskere, informatikere, ingeniører, fysikere, etikere, statistikere og filosofer. The Human Brain Project har vært et av EUs største prosjekter og ble avsluttet høsten 2023 med svært god omtale fra uavhengige eksperter.

Nå videreføres infrastrukturutviklingen gjennom prosjektet EBRAINS 2.0 med en bevilgning på 38 millioner euro fra EU til å skape en god driftsmodell for infrastrukturen. Prosjektets ambisjon er å revolusjonere hjerneforskningen gjennom internasjonalt samarbeid, åpent tilgjengelige data og avanserte digitale verktøy.

Forskerne forventer vesentlige besparelser

Man sier gjerne at data er det nye gullet, og Leergaard mener mye nå tyder på at åpen tilgang til store datasett åpner for nye typer storskala analyser, ikke minst gjennom bruk av kunstig intelligens:

– Vi forventer at EBRAINS på sikt vil kunne gi vesentlig besparelser innen kostnader og dyreforsøk, og dermed føre til mer etisk, økonomisk og effektiv forskning.

En viktig oppgave for prosjekt EBRAINS 2.0 er å effektivisere infrastrukturen og etablere en langsiktig driftsmodell der det er mulig å opprettholde en stab som drifter infrastrukturen og sørger for opplæring og kvalitetskontroll.

– Vi jobber nå aktivt med å introdusere EBRAINS og de ulike ressursene vi tilbyr til flere norske forskere. I tillegg deltar vi i internasjonalt samarbeid for å sikre mer langsiktig finansiering av EBRAINS som en europeisk forskningsinfrastruktur,avslutter Leergaard.