A Universidade de Vermont vai tornar-se o centro nacional de coordenação de um projeto de 19 milhões de dólares, com a duração de cinco anos, para expandir o acesso a imagens biológicas de ultra-alta resolução, colocando Burlington no centro de uma nova rede de investigação que combina microscopia eletrónica, inteligência artificial e supercomputação.
O projeto, financiado pela National Science Foundation (NSF), vai criar o Observatório Nacional de Conectômica e Ultraestrutura Volumétrica. A Universidade de Vermont (UVM) afirma que cerca de 15,68 milhões de dólares apoiarão o trabalho do neurocientista Davi Bock em Vermont, enquanto 3,32 milhões de dólares financiarão contribuições da Universidade da Califórnia em San Diego e do seu centro de supercomputadores.
A atribuição do prémio é importante para Vermont a dois níveis. Dirige a maior parte de um grande investimento federal em ciência para a principal universidade do estado, com a perspetiva de empregos em investigação e oportunidades de formação. Confere ainda à UVM a responsabilidade de conceber um recurso nacional destinado a disponibilizar imagens especializadas aos investigadores que não têm acesso ao pequeno número de laboratórios actualmente capazes de realizar este tipo de trabalho.
De amostras de tecido a mapas à escala de petabytes
O fluxo de trabalho planeado para o observatório começa com tecido biológico preservado em resina e cortado em milhares de fatias ultrafinas. Um microscópio eletrónico de alta resolução no Larner College of Medicine da UVM irá captar as imagens. Os computadores do Centro de Supercomputação de San Diego irão reuni-las em volumes tridimensionais, enquanto as ferramentas de IA identificarão limites celulares, rastrearão neurónios e distinguirão estruturas dentro das células.
Estes conjuntos de dados serão medidos em petabytes, e o Vermont Advanced Computing Center ajudará a fornecer armazenamento e processamento. O Centro Nacional de Microscopia e Investigação de Imagem da UC San Diego contribuirá com a preparação de amostras, instrumentos avançados e imagens de acompanhamento de alta resolução. A verba de cinco anos financia o projeto, os testes e os conjuntos de dados piloto para o observatório, e não uma instalação permanente totalmente desenvolvida.
A abordagem baseia-se no trabalho de Bock na criação do primeiro mapa completo das ligações neuronais de um cérebro adulto de mosca-da-fruta. O artigo publicado na revista Nature descrevia um cérebro com mais de 130 mil neurónios e dezenas de milhões de ligações sinápticas. O novo programa visa adaptar este tipo de metodologia de conectómica a um leque mais vasto de questões biológicas, e não prometer um mapa imediato do cérebro humano.
Quatro testes antes de uma implementação mais alargada
Quatro projetos-piloto vão testar o sistema. Os investigadores planeiam estudar como a aprendizagem altera as ligações no hipocampo de ratinhos, comparar os circuitos da retina entre espécies, examinar como o parasita Toxoplasma gondii atravessa a barreira hematoencefálica e mapear estruturas dentro de protistas unicelulares. O objetivo é demonstrar se um único fluxo de trabalho partilhado consegue lidar com diferentes organismos, tamanhos de amostra e questões científicas.
Segundo informações da imprensa local , os dirigentes da UVM esperam que a verba financie a criação de emprego na área da investigação e reforce o crescente perfil de investigação da universidade. O projeto inclui ainda materiais didáticos para estudantes de licenciatura, recursos de realidade virtual para o ensino secundário e formação para estudantes de mestrado em engenharia biomédica.
O parâmetro prático será se a UVM e os seus parceiros conseguirão transformar enormes coleções de imagens de microscópio em dados científicos utilizáveis e partilháveis. Se os projetos-piloto forem bem-sucedidos, a equipa espera concluir o trabalho com um plano de implementação para um observatório nacional maior, garantindo a Vermont um papel permanente numa área onde o progresso depende tanto da computação e da gestão de dados como do próprio microscópio.
