Workshop Neuroinformatics: “Informatics in Neuroscience”

1. Een Nationaal Research Initiatief Hersenen & Cognitie?Annejet P. Meijlerdirecteur Exacte Wetenschappen Workshop Neuroinformatics: “Informatics in Neuroscience” Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

2. UITBOUW NWO THEMA´s • FUNDAMENTEN VAN LEVENSPROCESSEN • SYSTEEMBIOLOGIE • COGNITIE EN GEDRAG • HERSENEN & COGNITIE Van molecuul tot mens International Neuroinformatics Coordination Facility (INCF) Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

3. EEN THEMA … … is een soort koepel of paraplu. … is een wetenschappelijk en/of maatschappelijk aansprekend terrein van wetenschap dat wordt gestimuleerd via een conglomeraat van programmatische en overige activiteiten. … biedt uitzicht op belangrijke nieuwe wetenschappelijke inzichten en/of technologische doorbraken. … is dikwijls gebiedsoverschrijdend van karakter. … is geen subsidie-instrument! NB. Subsidie-instrumenten zijn: projecten, programma´s, talent, investeringen,(internationale) centra Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

4. Informatie-verwerking in de hersenen Data mining Softwareengineering Ontwikkeling van medicijnen Neuroimaging Infectieziekten Mathematische Biologie (NMR)Spectroscopie Nanotechnologie Astrobiologie Visualisatie In silico modellen Toepassingen Imaging Voeding Technieken Vraagstukken Fundamentenvan Levensprocessen Van organisme tot omgeving Van cel tot organisme NROG/Genomics Systeembiologie Infectieziekten en vaccins Van molecuul tot cel Van molecuul tot cel Neuro-Informatica Biomoleculaire informatica Computational Life Sciences Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

5. Slechten Kennisbarrières in de Neurosciences • Real-time volgen van de activiteit van cellen en netwerken • Lokaal meten en beïnvloeden van expressieniveau van eiwitten => signaaloverdracht binnen hersenen van modelorganismen • Achterhalen genetische basis van hersenziektes, diermodellen voor humane hersenaandoeningen • Nieuwe hersenscantechnieken • Robotica en kunstmatige intelligentie • Computationele modellen van cognitie en gedrag Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

6. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

7. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

8. Cognitie en gedrag – Mens-machine interactie – Intelligente systemen Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Exacte Wetenschappen Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

9. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

10. – Scalability of algorithms – Visualization – Data mining Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Exacte Wetenschappen Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

11. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

12. – Dynamic modeling – Computer as a lab – Knowledge enhancement Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Exacte Wetenschappen Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

13. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

14. – Adaptable software components – Code generation – Verification Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Exacte Wetenschappen Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

15. OECD NEUROINFORMATICA INITIATIEF International Neuroinformatics Coordination Facility (INCF) voorwaardelijk…?! Getekend per 1-7-2005 Zwitserland, Finland, Tsjechië, Noorwegen, Zweden, Duitsland, VS, Japan Voorbereiding van start Vestigingsplaats Zweden ZonMW, ALW, MagW, (EW.. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

16. – Inlopen achterstand – Focus en massa – Vernieuwing en economische spin off > 9 thema’s + 50 fte per thema > + M€ 45 per jaar Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek Exacte Wetenschappen Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

17. Worldwide Integration of Neurosciences • Neurobiology, Clinical Neurosciences, Behavioural sciences and Cognitive sciences will integrate on basis of common research platforms, such as: • Brain Imaging to see molecules, structures and functions • Neuroinformatics to interpret the results from molecule to mind Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

18. Fundamenten van Levensprocessen Relatie FvL programma´s Genomics • Biomoleculaire Informatica • onderzoeksvragen vanuit de biologie • data-mining • M€ 9,0 • Van Molecuul tot Cel • onderzoeksvragen vanuit de biologie • intracellular phenomena, experimenten • M€ 8,6 • Computational Life Sciences • onderzoeksvragen vanuit de exacte wetenschappen • modellering, simulatie & visulatie van biologische systemen • M€ 5,5 Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

19. Computational Life Sciences (CLS) Projecten en afstemming binnen thema FvL complexiteit Genomics Biomoleculaire Informatica Van Molecuul tot cel Computational Life Sciences molecuul tot cel cel tot organisme organisme tot omgeving aggregatieniveau/schaal Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

20. Betekenis CLS … • …. op de werkvloer • RUIMTE VOOR SAMENWERKING • MULTIDISCIPLINAIR • …. voor GBE en disciplines • UITDAGEND • ONDERSCHEIDEND • EXTRA BUDGET • … voor NWO • NWO THEMA`S • RUIMTE VOOR ONDERZOEKERS • BUNDELING VAN KRACHTEN • WETENSCHAP VOOR DE SAMENLEVING Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

21. Wiskunde Systeembiologie Computational Life Sciences II Informatica Multidisciplinair onderzoek 6 NWO thema´s nieuwe strategienota NWO NWO-thema´s Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

22. Systeembiologie Inhoudelijke kans De uitdaging waar de levenswetenschappen nu voor staat is om die kennis en inzichten te integreren tot beschrijvingen op systeemniveau door het verbinden van (de kennis van en inzichten in) de onderliggende aggregatieniveaus. Daardoor wordt het mogelijk complexe biologische processen in kaart te brengen. De grote drijvende krachten achter de realisatie van deze systeembenadering zijn enerzijds de ontwikkelingen in de levenswetenschappen, zoals genomics en proteomics, en anderzijds de ontwikkelingen op het terrein van de wiskunde en informatica. Definitie: Systeembiologie richt zich op een kwantitatief en voorspellende beschrijving van de netwerken van moleculaire interacties die het functionele gedrag van het complete systeem dragen. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

23. Systeembiologie • Politieke kans • In Nederland • Belangstelling vanuit de wetenschap én vanuit het bedrijfsleven (Voorbeeld: Science Park Amsterdam onderzoekslijn op het gebied van de systeembiologie in de life sciences). Op Europees niveau • Ontwikkelingen op het terrein van Systeembiologie gaande • SYSMO: internationaal onderzoeksprogramma op het gebied van Systeem Biologie van Micro-Organismen (gefinancierd door NWO en onderzoeksfinanciers Duitsland, Noorwegen, Oostenrijk, Spanje en het Verenigd Koninkrijk. • ESF: Forward Look Systems Biology waarbij de NL-initiatiefnemers een belangrijke rol spelen; evt. Eurocore Voor NWO • Systeembiologie biedt de kans om activiteiten van de NWO-gebieden en van Netherlands Genomics Initiative te integreren Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

24. Computational Life Sciences (CLS) Tekst Summerschool Many properties of entire living systems, ranging from simple unicellular organisms to humans, can be measured, more and more quantitatively. Massive data sets flood the biological literature. However, many of the functional properties of living systems arise in the nonlinear interactions of the macromolecules. Consequently, the understanding of the data in terms of the functioning of the molecules, requires much more than a linear analysis. Advanced computational techniques are required to understand both the functioning of single macromolecules and the emergence of cell, organism and ecosystem function from their interactions. The types of nonlinearities that are most relevant for biology may benefit from approaches that are completely new, also to numerical mathematics. Accordingly, the new interface between mathematics and biology called computational life sciences, is booming. Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek