1. Resumé
Det er en omfattende udfordring i neurovidenskab at studere systemer, som favner de relevante skalaer. Rumligt fra kooperative, molekylære netværk og synaptiske forbindelser mellem nerveceller til de meterlange forbindelse mellem muskler og nervecellerne, som styrer dem. I tid forløber processer i nano- og mikrosekunder for aktivering af receptorfunktioner, i millisekundskala for signalering mellem celler, til timer-dage i forbindelse med indlæring og hukommelse, til dekader for aldringsafhængige forandringer. I disse skalaer afspejles molekylære funktioner og interaktionsnetværk på cellulært niveau og effekten af miljøpåvirkninger for at forstå fænotypen af et individ. Omvendt rummer disse molekylære årsagssammenhænge de ultimative indsigter i sygdomsforståelse og rationelle behandlingsstrategier i neurologiske og psykiatriske lidelser. Dertil udgør hjernens unikke egenskaber til processering af sanseinformation en bioinformationsteknologi på allerhøjeste niveau. Med hastig teknologisk udvikling på alle niveauer af molekylær og translationel neurovidenskab, herunder mange nye metoder til observation af dynamiske, molekylære mekanismer under udførsel af adfærd, er det betimeligt at udfordre neurovidenskaben mod en ambitiøs målsætningen om kvantitative, biofysiske modeller.
2. Samfundsudfordringer og/eller muligheder
Hjernen er det mest komplekse organ vi kender, og den er opbygget ved en selvorganiserende, biologisk proces, som gradvist oplæres til at kunne løse exceptionelt vanskelige opgaver sammenlignet med computeres kapacitet og skalerbarhed. Det vil være et teknologisk kvantespring at nå mod selvorganiserende biocomputere, som i interface med klassiske teknologier og evt. kvantecomputere kan anvendes som teknologi.
Ligeledes er sundhed ogg sygdom i høj grad knyttet til neurobiologiske spørgsmål og omfanget heraf accentueres af den aldrende befolkning, da mange lidelser har øget hyppighed blandt ældre. Neurologiske og psykiatriske lidelser er typisk karakteriseret ved komplekse, kemiske ubalancer og/eller dysfunktionelle, neurale netværk som underliggende årsag. Medicinske og andre terapeutiske redskaber til afhjælpning af disse lidelser baserer sig typisk på erfaringsbaserede procedurer og lægemidler, men er ofte ikke knyttet til en uddybende indsigt i neurofysiologiske årsagssammenhænge. Anæstesipræparater, elektrochock og lithium er gode eksempler på effektive behandlingsmetoder, som vi ikke har uddybende, rationelle forklaringer på.
Neurologiske og psykiatriske lidelser såsom demens, migræne, depression og funktionelle lidelser udgør et markant og voksende samfundsproblem og tegner sig for en dominerende andel af sygefraværet på arbejdsmarkedet og plejekrævende behandling på institutioner og sygehuse. Med en hastig aldring af populationen i de vestlige lande kan denne udfordring kun forventes at tage hastigt til.
3. Forskningsbehov
Der fordres en stærk forskningindsats for at udvikle en forskningsstreng, som kan spænde over og integrere fra strukturel molekylær forskning via cellebiologiske modeller til studier af hele organer og organismer. Neuroforskningen er udover behandlingskrævende, patofysiologiske tilstande, som også kendes fra fx kræft og hjertelidelser, tillige udfordret på koblingen til det kognitive sanseapparat/hjernen. Avancerede molekylære studier med nye faciliteter såsom Max-IV, ESS, XFEL, cryoEM, fluorescensbaseret mikroskopi/imaging og spektroskopi i både high volume og high throughput. Kemisk biologi, funktionelle in vivo imaging paradigmer knyttet til transgene celle- og dyremodeller giver unik forskning i molekylærfysiologiske funktionsmekanismer af fx adfærd, humørmodulering, læring og hukommelse. Patientdatabaser og unikke biobanker i det danske forskningsmiljø faciliterer stor-skala dataindsamling på genetiske data, transkriptomer, proteomer, metabolomer, mikrobiomer etc., som knyttet med de molekylærfysiologiske funktionsmekanismer opstiller avancerede netværksmodeller for molekylærfysiologiske årsagssammenhænge
og interventionspunkter for terapeutiske strategier. Samme integrerede forskningsindsats vil fremme forståelsen af hjernen som biocomputer og dens procesoptimeringer, som kan kopieres til nye principper for informationsteknologi.
Forhold vedrørende udmøntning og implementering af forskningsindsatsen
Neurobiologiske forskningsprogrammer, som tilstræber den integrerede indsats fra molekylære funktionsmekanismer til avancerede adfærdsstudier. Strategiske forskningsprogrammer hvor start-up, industri, behandlingsmiljøer og akademisk grundforskning udmønter resultaterne og afsættet af denne integrerede forskning til anvendte programmer rettet mod diagnostik, terapeutiske procedurer, drug discovery og bioteknologi
4. Danske forudsætninger
DK har verdensførende, stærke forskningsmiljøer (især AU, KU, SDU, universitetshospitalerne, men også centrale metodetilgange på DTU og AAU) og industrier (fx Lundbeck, Novo Nordisk, Leo Pharma – teknologiske og IT orienterede udvikling) på alle niveauer af denne indsats. DK forskningslandskabet er præget af gode samarbejdsrelationer og traditioner og har en unik mulighed for at opnå pionerpositioner på internationalt plan.
5. Mål, effekt og perspektiver
Verdensførende farmaceutisk industri ligesom i dag på fx blødermedicin, diabetes og depression. Muligheder for nye IT positioner
6. Kontaktperson
7. Forslagets prioritering
Dette er en overordnet strategi, som fordrer/integrerer andre metodeorienterede strategier såsom ESS fyrtårnsmiljøer
Der henvises endvidere til den udførlige vejledning om udformningen af temaforslagene.