ScienceDaily (11 april 2012) - Grid computing, lång som används av fysiker och astronomer att knapra massor av data snabbt och effektivt, gör språnget in i världen av biomedicin. Med stöd av EU-medel, har forskare nätverk hundratals datorer för att hjälpa till att hitta behandlingar för neurologiska sjukdomar som Alzheimers. De kallar sitt system för "Google för hjärnan."
Genom Neugrid projektet har pan-europeiska nätet datainfrastruktur öppnat nya kanaler för forskning om degenerativa neurologiska sjukdomar och andra sjukdomar, samtidigt håller löftet om snabbare och mer exakt kliniska diagnoser för enskilda patienter.
Infrastrukturen, som inrättats med stöd av 2,8 miljoner euro i finansiering från Europeiska kommissionen, utvecklades under tre år av forskare i sju länder. Deras mål i första hand var att ge neuroforskare möjlighet att snabbt och effektivt analysera "Magnetisk resonanstomografi (MRT) skanningar av hjärnan hos patienter som lider av Alzheimers sjukdom. Men deras arbete har också bidragit till att öppna dörren till användningen av grid computing för forskning i andra neurologiska sjukdomar, och många andra områden inom medicinen.
"Neugrid lanserades för att ta itu med ett mycket verkligt behov. Neurologi avdelningar i de flesta sjukhus inte har snabb och enkel tillgång till sofistikerade MRI-analys resurser. De skulle behöva skicka forskare till andra labb varje gång de behövde för att bearbeta en scan. Så vi tänkte, varför inte ta resurser för att forskarna istället för att skicka forskarna till de resurser ", förklarar Giovanni Frisoni, en neurolog och biträdande vetenskaplig ledare för IRCCS Fatebenefratelli den italienska nationella centret för Alzheimers och psykiska sjukdomar, i Brescia.
Fem års arbete i två veckor Neugrid Teamet, som leds av David Manset från MaatG i Frankrike och Richard McClatchey från University of the West of England i Bristol, lade grunden för nätinfrastrukturen, med början med fem fördelade noder på 100 kärnor ( CPU) vardera, sammankopplat med nätet middleware och åtkomliga via Internet med en lätt att använda webbläsare. För att testa infrastrukturen, använde teamet datauppsättningar av bilder från Alzheimers sjukdom Neuroimaging initiativ i Förenta staterna, den största offentliga databas MRT av patienter med Alzheimers sjukdom och en mindre tillstånd som kallas "mild kognitiv svikt.
"I Neugrid har vi kunnat slutföra den största beräkningsmässiga utmaningen någonsin försökt inom neurovetenskap: vi extraherade 6500 MRT av patienter med olika grader av kognitiv svikt och analyseras dem i två veckor," Dr Frisoni, den ledande forskaren i projektet, säger "på en vanlig dator skulle ha tagit fem år!".
Även Alzheimers sjukdom drabbar ungefär hälften av alla personer i åldern 85 och äldre, dess orsaker och progression fortfarande dåligt kända. Worldwide mer än 35 miljoner människor lider av Alzheimers sjukdom, en siffra som beräknas stiga till över 115 miljoner 2050 som världens befolkning åldras.
Patienter med tidiga symtom har svårt erinrar om namn på personer och platser, att minnas den senaste tidens händelser och lösa enkla matematik problem. Som hjärnan degenererar, patienter i avancerade stadier av sjukdomen förlorar mentala och fysiska funktioner och kräver runt-vård dygnet.
Analysen av MRT som genomförts som en del av Neugrid projektet ska hjälpa forskarna att få viktiga insikter i några av de stora frågorna kring sjukdomar såsom vilka områden i hjärnan försämras första, vilka förändringar inträffar i hjärnan som kan identifieras som biomarkörer för sjukdomen och vilken typ av läkemedel kan fungera för att bromsa eller förhindra progression.
Neugrid bygger på forskning som utförs av två tidigare EU-finansierade projekt: Mammogrid, som inrättade ett nätinfrastruktur för att analysera mammografi data och AddNeuroMed, som syftade biomarkörer för Alzheimers. Teamet fortsätter nu sitt arbete i en serie av uppföljningsprojekt. En utökad nät och ett nytt paradigm Neugrid för dig (N4U), en direkt fortsättning på Neugrid, kommer att bygga på nätinfrastrukturen, integrera den med "High Performance Computing (HPC) och cloud datorresurser. Med 3,5 miljoner euro i Europeiska kommissionens finansiering, kommer det att utöka också användartjänster, rörledningar algoritm och datamängder för att upprätta en virtuell laboratorium för neuroforskare.
"I Neugrid vi byggde nätinfrastrukturen, adressering tekniska utmaningar såsom interoperabilitet av resurser centrala datorer och säkerställa skalbarhet av arkitekturen. I N4U kommer vi att fokusera på användaren vända sidan av infrastrukturen, särskilt de tjänster och verktyg som finns för forskare, Dr Frisoni säger. "Vi vill försöka göra med hjälp av infrastruktur för forskning så enkelt och lätt som möjligt", fortsätter han, "inlärningskurvan bör inte vara mycket svårare än att lära sig använda en iPhone!
N4U kommer också att expandera nätet infrastrukturen från de första fem computing kluster genom anslutningar med CPU-noder på nya platser, inklusive 2.500 processorer senast tillagda i Paris i samarbete med de franska alternativa energikällor och Atomic Energy Commission (CEA), och i partnerskap med "Aktivera galler för e-vetenskap Biomed VO ", en biomedicinsk virtuell organisation.
En annan uppföljning initiativ outGRID kommer federera att Neugrid infrastruktur som förbinder den med liknande resurser grid computing som i Förenta staterna av laboratoriet för Neuro Imaging vid University of California, Los Angeles, och CBRAIN hjärnröntgen forskningsplattform utvecklats från McGill University i Montreal, Kanada. Ett seminarium som nyligen hölls på den internationella teleunionen, ett organ inom Förenta nationerna, för att främja detta arbete.
Dr Frisoni är också det vetenskapliga samordnare för DECIDE projektet, som kommer att arbeta med att utveckla kliniska diagnostiska verktyg för läkare byggda på Neugrid nätinfrastrukturen. "Det finns ett par viktiga skillnader mellan att använda datamängder hjärnröntgen för forskning och för diagnos," förklarar han. "Forskare jämföra många bilder till många andra, medan läkarna är intresserad av att jämföra bilder från en enda patient mot en bredare uppsättning av data för att kunna diagnostisera en sjukdom. På toppen av det, datamängder som används av forskare är anonyma medan bilder från en enda patient, hör inte och skydda patientens data blir ett problem. "
Decide Projektet kommer att behandla dessa frågor för att använda nätinfrastrukturen för att hjälpa läkare att behandla patienter. Även om fokus för alla dessa nya projekt är på att använda grid computing för neurovetenskap, betonar Dr Frisoni att samma infrastruktur, arkitektur och teknik skulle kunna användas för att möjliggöra ny forskning - och nya, mer effektiva diagnostiska verktyg - på andra områden av medicin. "Vi hjälper till att lägga grunden för ett nytt paradigm inom grid-aktiverad medicinsk forskning, säger han.
Neugrid fick forskningsstöd inom ramen för Europeiska unionens sjunde ramprogram (FP7).
