La Universidad de Vermont se convertirá en el centro coordinador nacional de un proyecto de 19 millones de dólares a cinco años de duración para ampliar el acceso a imágenes biológicas de ultra alta resolución, situando a Burlington en el centro de una nueva red de investigación que combina microscopía electrónica, inteligencia artificial y supercomputación.
El proyecto, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias, creará el Observatorio Nacional de Volumen de Conectómica y Ultraestructura. La Universidad de Vermont (UVM) afirma que aproximadamente 15,68 millones de dólares se destinarán a apoyar el trabajo del neurocientífico Davi Bock en Vermont, mientras que 3,32 millones de dólares financiarán las contribuciones de la Universidad de California en San Diego y su centro de supercomputación.
Este premio tiene repercusiones para Vermont en dos aspectos. Por un lado, canaliza la mayor parte de una importante inversión federal en ciencia hacia la universidad insignia del estado, con la perspectiva de generar empleos de investigación y oportunidades de formación. Por otro lado, otorga a la UVM la responsabilidad de diseñar un recurso nacional destinado a facilitar el acceso a técnicas de imagen especializadas a investigadores que carecen de los pocos laboratorios actualmente capaces de realizar este tipo de trabajo.
Desde muestras de tejido hasta mapas a escala de petabytes
El flujo de trabajo previsto del observatorio comienza con tejido biológico conservado en resina y cortado en miles de láminas ultrafinas. Un microscopio electrónico de alto rendimiento en la Facultad de Medicina Larner de la UVM capturará las imágenes. Las computadoras del Centro de Supercomputación de San Diego las ensamblarán en volúmenes tridimensionales, mientras que las herramientas de IA identificarán los límites celulares, rastrearán las neuronas y distinguirán las estructuras dentro de las células.
Estos conjuntos de datos se medirán en petabytes, y el Centro de Computación Avanzada de Vermont ayudará con el almacenamiento y el procesamiento. El Centro Nacional de Investigación en Microscopía e Imagen de la UC San Diego contribuirá con la preparación de muestras, instrumentos avanzados e imágenes de seguimiento de mayor resolución. La subvención de cinco años financia el diseño, las pruebas y los conjuntos de datos piloto para el observatorio, en lugar de una instalación permanente completamente desarrollada.
Este enfoque se basa en el trabajo de Bock en el primer mapa completo de conexiones neuronales del cerebro de una mosca de la fruta adulta. El artículo publicado en Nature describía un cerebro con más de 130 000 neuronas y decenas de millones de conexiones sinápticas. El nuevo programa busca adaptar este tipo de metodología de conectómica a un abanico más amplio de cuestiones biológicas, sin prometer un mapa inminente del cerebro humano.
Cuatro pruebas antes de una expansión más amplia
Cuatro proyectos piloto pondrán a prueba el sistema. Los investigadores planean estudiar cómo el aprendizaje modifica las conexiones en el hipocampo del ratón, comparar los circuitos retinianos entre especies, examinar cómo el parásito Toxoplasma gondii atraviesa la barrera hematoencefálica y mapear estructuras dentro de protistas unicelulares. El objetivo es demostrar si un mismo protocolo puede manejar diferentes organismos, tamaños de muestra y preguntas científicas.
Según informes locales , los líderes de la UVM esperan que la subvención apoye la contratación de investigadores y fortalezca el creciente prestigio investigador de la universidad. El proyecto también incluye materiales didácticos para estudiantes de pregrado, recursos de realidad virtual para escuelas secundarias y capacitación para estudiantes de maestría en ingeniería biomédica.
La prueba de fuego será si la UVM y sus socios logran convertir enormes colecciones de imágenes de microscopio en datos científicos útiles y compartibles. Si los proyectos piloto tienen éxito, el equipo espera finalizar con un plan de implementación para un observatorio nacional de mayor envergadura, lo que le otorgaría a Vermont un papel fundamental en un campo donde el progreso depende tanto de la computación y la gestión de datos como del microscopio en sí.
