2016 ein leicht verwirrter Rückblick auf die Neurowissenschaften

In diesem Countdown zählen wir 5 Geschichten, die Sie 2016 möglicherweise verpasst haben

Hallo und willkommen zum ersten jährlichen The Spike-Jahresrückblick (ah, Hybris, mein alter Freund, schön dich wieder zu sehen). 2016 war ziemlich ereignisreich, sagt mir Twitter. Ich persönlich fühle für Charlie Brooker. Wie zum Teufel wird er bei Wipe 2016 alles auf eine Stunde bringen? Es wird eine Videomontage aus der Hölle sein, mit gelegentlichen Schnitten in Charlies hagerem Gesicht, allein in seiner Wohnung, die all unsere Ängste widerspiegelt.

Seien wir also streng in Bezug auf unsere Aufgaben, damit wir nicht auf dunklen Pfaden wandern. Wir sind hier, um über die Großen, Grinsen und Schrecklichen in den Systemneurowissenschaften im Jahr 2016 zu sprechen. Und in der weiteren Welt der Wissenschaft, die uns alle betrifft, unabhängig von der Disziplin.

Wir haben für Ihre Delektion:

5: Peer Review ist manchmal episch gebrochen 4: Die Natur erreicht einen Tiefpunkt - das Papier mit der maximalen Lebensdauer 3: Das Wettrüsten der Systemneurowissenschaften geht in die Supernova 2: Der langsame, qualvolle Zusammenbruch von Frontiers Ruf 1: Behandlung von Alzheimer mit einem kaputten Fernseher?

Bleiben Sie also bei Ihrer Lieblings-Countdown-Musik und lesen Sie weiter. Nicht griffbereit? Klicken Sie hier [Lust auf ein bisschen klassisches Tech-House aller Zeiten (ja, es ist eine Sache) stattdessen? Hier. Wirf die Pflanzen nicht mit deinen schlagenden Gliedern um, wenn du einmal auf "Spielen" geklickt hast.]

5: Peer Review ist manchmal episch gebrochen.

Peer Review. Sie senden ein Papier an eine Zeitschrift. In der Regel überprüfen 2 bis 4 Ihrer Kollegen dieses Papier und senden ihre Kommentare an den Herausgeber zurück. Die Kommentare werden zusammengestellt, gelegentlich bearbeitet und zur Bearbeitung an Sie gesendet. Typischerweise ist diese Aktion: Schwöre wie ein Squaddie, der gerade seinen gesamten Wochenlohn auf einem Pferd verloren hat, während er seine Finger in eine Tür gesteckt und sein Bier fallen gelassen hat.

Weil Peer Review manchmal dumm gebrochen ist. Von den vielen Beweisen in diesem Jahr biete ich nur eine Probe an.

Evidenz 1. Nach 5 Jahren wurde ein Artikel im EMBO Journal veröffentlicht. FÜNF. Gott sei Dank nicht alle in einem Tagebuch. Der leitende Autor war so wütend, dass er eine Pressemitteilung herausgab, nicht um den Nutzen der gesamten Menschheit für dieses eine Papier zu würdigen, sondern um den Überprüfungsprozess. Und wie unmenschlich schrecklich es ist, mit einem Projekt umzugehen, das es wagt, Grenzen zwischen den Disziplinen zu überschreiten. Wir fühlen seinen Schmerz.

Evidenz 2. Ein Artikel wurde nach vier Überarbeitungsrunden von PLoS Computational Biology abgelehnt, da er über die "Computational Neuroscience" hinaus nicht "ausreichend breit genug" war. Zugegeben, Redakteure sind in der Regel vielbeschäftigte Akademiker und nur Menschen. Die redaktionellen Standards in Zeitschriften variieren je nachdem, welcher Herausgeber einem Artikel zugeordnet ist. Man muss jedoch darauf hinweisen, dass hier gegen minimale redaktionelle Standards verstoßen wurde: (i) seine Relevanz hätte von Anfang an offensichtlich sein müssen; (ii) Sie haben im blutigen Titel Ihres Tagebuchs "rechnerisch".

Diese Art der Behandlung lässt normalerweise zurückhaltende, intelligente, umsichtige Menschen ballistisch verrückt werden (ich habe buchstäblich nur Twitter eingeschaltet, um dieses neueste Beispiel zu erhalten). Warum? Weil jahrelange Arbeit in diese einzelnen Papiere gesteckt wurde. Und die Karrieren der Menschen hängen davon ab, dass sie veröffentlicht werden. Es ist nicht gut, wenn Ihre Arbeit 3 ​​Jahre nachdem Sie keinen Job mehr haben, veröffentlicht wird.

Erfreulicherweise stellten wir fest, dass sogar Karel Svoboda diesen unverständlichen Mist von den Rezensenten seiner Papiere bekommt. Personen, die nach Analysen und Experimenten fragen, die für die Studie nicht relevant sind. Leute behaupten, dass "wir das schon wussten", wenn wir es offenkundig nicht tun. Schlechte Nachrichten für ihn; ermutigende Neuigkeiten für uns kleinere Sterbliche, die sich auch mit dieser Art von Verrücktheit auseinandersetzen müssen.

Wiederholen Sie nach mir: „Ich bin ein verantwortlicher Schiedsrichter. Ich bitte nicht um weitere Experimente oder Analysen, es sei denn, sie sind wichtig - wichtig -, um die Haupthypothese des Papiers zu testen. Ich bitte nicht um weitere Experimente oder Analysen, nur weil ich neugierig bin. “

"Ich verwende in meinen Bewertungen auch keine missbräuchliche Sprache." Unglaublicherweise muss man den Leuten das sagen.

4: Die Natur erreicht einen Nadir

Die Zeitschrift Nature erscheint zweimal in dieser Liste. Hier ist der schlechte Eintrag. Sie veröffentlichten ein grausames Papier, in dem behauptet wurde, die Menschen hätten ihre maximal mögliche Lebensdauer erreicht. Wie schlimm? Die niederländische Zeitung NRC hat drei - eins, zwei, drei - Untersuchungsberichte darüber veröffentlicht, wie dieses Papier in die Presse kam.

Lassen Sie mich Ihnen einen Vorgeschmack auf seine uneingeschränkte Schrecklichkeit geben. Seine Schlussfolgerung, sein Titel, sein ganzer Grund für die Veröffentlichung: Die maximal mögliche Lebensdauer des Menschen nimmt nicht zu. Diese Schlussfolgerung ist in Abbildung 2a dargestellt. Und es schlägt grundlegende Statistiken fehl. Das ganze Argument ist, dass das Alter der ältesten Person, die in jedem Jahr starb, nicht steigt. Hier ist ihre Handlung:

Diese Handlung zeigt für jedes Jahr, wie alt die älteste Person war, die starb. Die beiden Linien werden durch lineare Regression angepasst. Sie werden separat an die orange und lila Gruppen angepasst. Anmerkungen: Daten aus der GRC-Datenbank, die von der NRC.nl-Website abgerufen wurden. Diese Daten sind in den erweiterten Daten in Abbildung 6 des Papiers von Dong et al. Enthalten. Der GRC-Datensatz ist ein vollständigerer Datensatz als Dong et al., Der in Abbildung 2a verwendet wird. Dong et al. Behaupten die gleichen Schlussfolgerungen.

Die Angelegenheit? Ihre gesamte Schlussfolgerung basiert auf dieser zweiten violetten Linie: Sie steigt nicht an. Was sie sagten, bedeutet: Nach etwa 1990 hat sich das älteste Todesalter nicht erhöht - wenn überhaupt, sinkt es. Aber das liegt daran, dass sie zwei Linien anstelle einer gezeichnet haben. Warum haben sie zwei Linien gezeichnet? Niemand weiß; das Papier sagt nicht. Wenn wir nur die Daten ohne Linien zeichnen, können wir sehen, dass das älteste Todesalter tatsächlich weiter steigt:

Die gleichen Daten wie oben, ohne Linien.

Und wenn wir nur eine einzige Zeile an diese Daten anpassen, erhalten wir…

Gleiche Daten wie oben, jedoch mit einer Linie, die an alle zusammengestellten Daten angepasst ist (unter Verwendung der linearen Standardregression, genau wie in der Veröffentlichung von Dong et al. 2016). Für die Aufzeichnung: R² = 0,44, P <0,00001

Dort ein Absatz, und das ganze Papier ist gefälscht. Mit genau denselben Methoden und genau denselben Daten können wir genau das Gegenteil erreichen: Die maximale Lebensdauer des Menschen nimmt zu.

(Also, was ist wahr? Beides ist nicht wahr. Das ist der Punkt: Mit nur einem Datenpunkt pro Jahr können wir keine Schlussfolgerungen ziehen, die stark genug sind, um in einem Qualitätsjournal veröffentlicht zu werden, geschweige denn die Karriere machende, allmächtige , brutal selektives Journal, das Natur ist. Es hätte niemals zur Überprüfung geschickt werden dürfen, da es reiner Mist ist.

Dies dauerte ungefähr 15 Minuten. Das meiste davon griff nach den Daten. Die Natur macht ein großes Geräusch, wenn sie einen ständigen Statistiker im Personal hat. Haben sie dieses Papier nicht gesehen? Schlimmer noch, haben sie dieses Papier gesehen?

[Update 21.12.16: Andere Teams reagierten auf dieses Papier mit weitaus sorgfältigeren und eingehenderen Analysen als meine - aber alle mit der gleichen Schlussfolgerung: Wenn überhaupt, erhöht sich die maximale Lebensdauer.

Sehen Sie hier die Neuanalyse und den Code von Philipp Berens & Tom Wallis

Lesen Sie hier die Erklärung von Adam Lenart anhand eines tatsächlichen Modells für die Daten.]

3: Das technologische Wettrüsten in den Neurowissenschaften ist überhitzt.

Das sind zwei beschissene Dinge. Lass uns eine glückliche Sache haben. Wir wollen so viele Spitzen von so vielen Neuronen gleichzeitig aufzeichnen, wie es nach den Gesetzen der Physik möglich ist. Warum? Weil Neuronen mit Spikes miteinander sprechen und diese Spikes alles verursachen: Sehen, Hören, Bewegen, Denken. Das Verstehen von Spitzen bedeutet also, das Gehirn zu verstehen.

In diesem Jahr haben wir große Fortschritte gemacht in: * Das Potenzial, die Aktivität im Gehirn auf der Ebene einzelner Neuronen zu verstehen. Wir haben mindestens vier Artikel über das gleichzeitige Abbilden - Filmen - von Tausenden von Neuronen in verschiedenen Regionen des Kortex erhalten, von: Svoboda; Chen & Helmchen; Sur; und Spencer Smith. Mit dieser Technologie können wir eines Tages beobachten, wie Informationen von einem Bereich in einen anderen fließen, wie Sensation zu Aktion wird, Gedanken zu Tat.

* Das Potenzial zu verstehen, was eine ganze lokale Region des Gehirns tut. Ein anderer Ansatz besteht darin, die elektrische Aktivität jedes Neurons direkt aufzuzeichnen. Welches braucht Elektroden. Das Problem ist, dass ihre elektrische Aktivität sehr schwach ist. Je mehr Elektroden Sie in das Gehirn eindringen können und je näher sie den Neuronen kommen, desto besser können Sie das Signal vom Rauschen trennen. Geben Sie ein: Neuropixel. Diese von Janelia Farm entwickelte und vom Allen Brain Institute und UCL getestete Aufnahmetechnologie stopft fast 1000 Elektroden auf 1 Zentimeter. So kann jeder Zentimeter der Sonde Hunderte von Neuronen gleichzeitig und jede Spitze von ihnen erfassen. Ein so dichtes Bild der lokalen Aktivität im Kortex, wie man es sich erhoffen könnte.

* Das Potenzial zu verstehen, was Neuronen zum Feuern bringt. Bei der Bildgebung mit Kalzium werden keine Spitzen festgestellt, sondern ein indirektes Maß für deren Erscheinungsbild. Das Aufzeichnen von Spikes sagt uns, welche Neuronen aktiv waren, aber nicht, warum sie aktiv waren. In einer Traumwelt könnten wir alle Spannungsänderungen eines Neurons direkt abbilden: nicht nur die (relativ) massive Spitze, sondern alle Spannungsflackern davor, die durch Eingaben in dieses Neuron verursacht werden. Dann konnten wir tatsächlich sehen, was dazu führte, dass ein Neuron spitzte. Wir sind diesem Märchen dieses Jahr einen dramatischen Schritt näher gekommen. Anfang Dezember stellte Mark Schntizers Labor TEMPO vor, einer Methode zur Abbildung der Spannungsänderungen über alle Neuronen in einem kleinen Bereich. Damit konnten sie sehen, wann Eingaben in diese Neuronen synchronisiert waren und ob diese Eingaben hemmend oder anregend waren. Und das alles im Gehirn einer sich bewegenden, denkenden Maus.

(Um es festzuhalten, diese Art von Technologie funktioniert seit einigen Jahrzehnten bei Wirbellosen - Blutegeln, Seeschnecken -. Und diese Wirbellosen und Mädels sind fast an dem Punkt angelangt, an dem sie das geträumte Spannungsflimmern aufzeichnen können, das Spannungsspitzen verursacht. )

* Wissen, wohin diese Spitzen gehen, nachdem das Neuron sie gesendet hat. Dies ist der andere Schlüssel zum Verständnis des Gehirns, um zu wissen, welche Neuronen jede Nachricht empfangen. In diesem Jahr wurde Tony Zadors offenkundige Sci-Fi-RNA-Barcodierungstechnik veröffentlicht, mit der einzelne Verbindungen zwischen unzähligen Neuronen verfolgt werden können. Grundsätzlich injizieren Sie synthetisch sequenzierte RNA - den Barcode - in jedes Neuron, eine eindeutige Sequenz in jedem. Die Barcode-RNA wird entlang der Axone der Neuronen, über die Synapsen und in die Zellkörper der Zielneuronen transportiert. Sie nehmen also den Bereich des Gehirns am Zielende und sequenzieren die RNA in jedem Zellkörper: Wenn Sie den einzigartigen RNA-Barcode finden - Bingo! Das Neuronenpaar war verbunden. Wir können endlich sicher wissen, dass ein Neuron Nachrichten an ein anderes weitergibt.

Warte, warte, da hinten steht viel „Potenzial“. Warum nur "Potenzial"? Denn diese technologischen Fortschritte sind nur der erste Schritt. Der zweite Schritt besteht darin, mit ihnen etwas Wissenschaft zu betreiben. Testen Sie eine Hypothese. Es wäre jedoch hilfreich, wenn wir einige Hypothesen testen müssten.

2: Der langsame, qualvolle Zusammenbruch des Rufs von Frontiers.

Oh, Henry. Frontiers in Neuroscience wurde im November 2007 mit zwei einfachen, aber aufregenden * Innovationen eingeführt. (* Aufregend für akademische Verlagswins). Erstens wurde die Hauptzeitschrift von einer Reihe von Online-Fachzeitschriften unterstützt, darunter Neural Circuits und Computational Neuroscience. Die besten Artikel in diesen Fachzeitschriften wurden zur Hauptzeitschrift hochgestuft, um sicherzustellen, dass die Community entschied, was gut war und was nicht. Dies dauerte leider nicht lange.

Zweitens war und ist der Überprüfungsprozess vollständig online: Jeder Prüfer hat sein eigenes Forum, und die Autoren, Prüfer und Herausgeber können die angeforderten Änderungen im Prinzip diskutieren, bevor sie durchgeführt werden. Dies erspart monatelange Zeitverschwendung beim Versenden schriftlicher Bewertungen per E-Mail. Wenn ein Rezensent etwas schreibt, das Sie nicht verstehen, können Sie ihn direkt fragen, was er bedeutet. Schön.

Frontiers war auch das erste vollständig Open-Access-Journal für Neurowissenschaften: Sie zahlen eine Gebühr, wenn Sie Ihr Papier veröffentlichen, und jeder kann es kostenlos herunterladen. Es schien die Zukunft zu sein. Wie schlimm sind die Dinge schief gelaufen.

Vor einigen Jahren läuteten Alarmglocken, als über Nacht etwa 40 neue Zeitschriftentitel auf ihrer Website erschienen. Das sagt sofort: Wir sind für das Geld dabei, nicht für die Qualität.

Die Zahl der unaufgeforderten Mitteilungen von Frontiers ist ebenfalls in die Höhe geschossen und hat zu Vorschlägen für Sonderfragen unter den geringsten Vorwänden eingeladen. Das sagt sofort: Wir sind für das Geld dabei, nicht für die Qualität.

Jeffrey Beall hat Frontiers 2015 auf die schwarze Liste gesetzt, weil sie sich wie ein „räuberischer“ Verlag verhalten, um Geld zu verdienen und keine Qualitätswissenschaft zu veröffentlichen. Und es ist schwer, mit ihm zu streiten.

Und dieses Jahr? Wo soll ich anfangen? Eine Liste: (1) Sie besuchten die Einrichtung von Jeffrey Beall und schrieben Drohbriefe an seine Arbeitgeber.

(2) Berichte über Druckverkaufstaktiken, Unternehmensverkaufsstil

(3) Berichte über den redaktionellen Druck, für das Geld durch schreckliche Papiere zu winken.

(4) Sie veröffentlichten Artikel über: (i) wie Brot psychische Erkrankungen verursachen kann (ii) unverständlichen Kauderwelsch (iii) unverständlicheren Kauderwelsch (iv) eine besonders bizarre Verschwörungstheorie (v) eine Anti-Impfstudie. Eine, die auf einer winzigen Online-Umfrage unter Müttern mit zu Hause unterrichteten Kindern basierte und nach ihrer Meinung zu den kognitiven Problemen ihres Kindes fragte. Dies wurde innerhalb von Stunden nach der Online-Veröffentlichung abgerufen.

[Hutspitze hier zu Leonid Schneiders unermüdlichem Streben nach zwielichtigen Praktiken in der gesamten Wissenschaft: Lesen Sie hier seine investigative Reportage].

Der Ruf der wichtigsten neurowissenschaftlichen Fachzeitschriften, die von Anfang an dort waren, ist unwiderruflich getrübt. Ein weiterer kleiner Bereich der Wissenschaft wurde durch Geld verzerrt.

1: Wir könnten Alzheimer behandeln, indem wir auf einen kaputten Fernseher schauen?

Vor einigen Wochen schlug eine weitere hochkarätige Studie zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit kläglich fehl. Er blieb stehen, weil die Einnahme des Arzneimittels keinen nachweisbaren Nutzen hatte. Das Medikament versuchte, Müllproteine ​​- Beta-Amyloide - aus dem Gehirn zu entfernen. Aber wenn ja, dann hat das den Rückgang des Gedächtnisses und der Denkfähigkeit nicht verändert.

Trostlosigkeit. Dann erschien völlig außerhalb des linken Feldes eine dieser "Das ist nur Blödsinn" -Papiere in Nature (Lead verfasst von Hannah Iaccarino & Annabelle Singer, angeführt von Li-Huei Tsai). Bonkers auf eine gute Art und Weise: Alzheimer behandeln, indem man auf einen Bildschirm schaut. Für eine Stunde.

Wenn Cortex gut funktioniert, hat er eine starke Signatur, die wir auch bei Aufnahmen von außerhalb des Gehirns (wie EEG) erkennen können. Die neuronale Aktivität in vielen Bereichen des Kortex steigt und fällt 40 Mal pro Sekunde kurz auf und ab, insbesondere wenn auf etwas geachtet wird. Bei der Alzheimer-Krankheit ist diese Signatur gestört.

Die Autoren dachten also: „Hey, was ist, wenn wir die 40-mal-pro-Sekunde-Schwingung wieder einsetzen? Würde das helfen? "

Ja. Ja es würde.

Sie nahmen einige Mäuse mit etwas ähnlichem wie Alzheimer. Sie setzen die Schwingung direkt wieder ein, indem sie bestimmte Neuronen im Kortex stimulieren, die die Schwingung über den gesamten umgebenden Kortex übertragen würden. Als sie dies taten, wurden die Müllproteine ​​halbiert. Cool.

(Seltsam. Wie um alles in der Welt bringt es Neuronen dazu, Müllproteine ​​von außerhalb der Neuronen zusammen zu feuern? Niemand weiß es. Aber der Schlüssel sind wahrscheinlich die schlechten Beziehungen in den Neurowissenschaften, die Zellen im Gehirn, die keine Neuronen sind: Glia Stellen Sie sich das Gehirn als ein viktorianisches Landhausdrama vor. Im Haupthaus schlemmen die Aristokraten, tummeln, tummeln, machen nach außen alle sichtbaren Geräusche und Bewegungen. Die Neuronen, Hogger des Rampenlichts pokey Dachboden und feuchter Keller, die Diener, putzen, vorbereiten, den Müll räumen. Die stille Glia. Das Alzheimer-Gehirn ist wie das, was passiert, wenn die Diener streiken. Sehr bald suhlen sich die Aristokraten in ihrem eigenen Dreck, hungern, unfähig zu schlemmen, zu klatschen oder zu tummeln. Langsam an Unfähigkeit zu sterben. Vermutlich ist in dieser Metapher die Schwingung von 40 Mal pro Sekunde das Äquivalent dazu, den Dienern die Erhöhung zu geben, um die sie gebeten haben.

Nun ist es so, dass wir den Kortex ganz einfach dazu bringen können, diese Schwingung von 40 Mal pro Sekunde zu erzeugen: Wir zeigen, dass bei 40 Mal pro Sekunde ein leichtes Flackern auftritt. Also legten die Autoren ihre Mäuse in eine Schachtel mit einem solchen Licht und ließen sie eine Stunde lang stehen. Die Müllproteine ​​wurden halbiert.

Wenn diese Studie zutrifft, könnten wir die Alzheimer-Krankheit mit einigen wirklich Low-Tech-Lösungen behandeln. Keine Pillen, keine Operation, nur ein flackerndes Licht.

Um einen da draußen zu werfen. Sie erinnern sich vielleicht, dass gute alte Kathodenstrahlröhren - Fernseher und Monitore, die mehr als einen Gorilla wogen - 50 oder 60 Mal pro Sekunde aktualisiert wurden. Wenn wir also einen dieser alten Fernseher nehmen und ihn brechen, um ihn 40 Mal pro Sekunde zu aktualisieren, haben wir unser flackerndes Licht. Vielleicht funktioniert es sogar mit diesen höheren 50- und 60-mal-pro-Sekunde-Raten.

Das ist ein großes Wenn. Es gibt bereits Vorschläge für einige Probleme mit diesem Papier. Nicht zuletzt, wie es leider typisch ist, verwendeten viele Experimente nur eine Handvoll Tiere - wir haben also keine Ahnung, ob die beobachteten Effekte robust sind oder nicht. Trotzdem schadet es bei einer billigen Behandlung ohne Nebenwirkungen buchstäblich nicht, dies in einer klinischen Studie zu versuchen. (Außer natürlich, dass hier kein Geld zu verdienen ist, weil nichts hergestellt und verkauft werden muss. Also, wer wird den Versuch finanzieren?)

Und selbst wenn sich herausstellt, dass es sich um Quatsch handelt, hat das Papier eine aufregende Idee herausgebracht: das Potenzial zur Behandlung von Alzheimer, ohne sich mit dem Gehirn herumschlagen zu müssen - keine Medikamente, keine Operation, keine Elektroden, nur einfache, alltägliche Technologie . Und das ist ein Traum, den es sich zu verfolgen lohnt.

Es gab so viel mehr. Marcus Meister verwendete Back-of-the-Envelope-Berechnungen, um zu zeigen, dass die jüngsten großen Behauptungen, die Aktivität von Neuronen mithilfe von Magnetismus zu steuern, physikalisch nicht möglich waren. Die Optogenetik funktioniert jetzt - richtig - bei Primaten. Herauszufinden, dass sogar die Systemneurowissenschaften Trolle haben (lieben Sie nicht nur Prosa, die vollständig in Auslassungspunkten geschrieben ist…? Gibt mehr Einblick… in die psychologische… Fragmentierung des Schriftstellers… als… ein… Jahr… Therapie).

Da Obama in einer seiner letzten Amtshandlungen als Präsident über 1,5 Milliarden US-Dollar zur Finanzierung der nächsten 10 Jahre des BRAIN-Projekts unterzeichnet hat, besteht eine gute Chance, dass weitere spektakuläre Fortschritte erzielt werden. Mittlerweile gibt es so viele nationale „Gehirn“ -Initiativen, dass die Zeitschrift Neuron eine ganze Ausgabe der Diskussion widmete. Ich überlasse es dem Leser zu entscheiden, ob das eine gute Sache ist. Das Goldene Zeitalter der Systemneurowissenschaften zeigt keine Anzeichen eines Nachlassens.

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