Полтора года своего президентства Джон Ф. Кеннеди призвал американских ученых доставить американцев на Луну к концу десятилетия. В своем недавнем обращении к Союзу США Барак Обама намекнул на то, что может стать его версией достижения Луны - он хотел бы, чтобы ученые раскрыли тайну мозга.
Миссия Обамы будет тяжелее.
Он не вдавался в подробности, за исключением того, что цитировал исследования мозга как звездный пример того, как правительство может «инвестировать в лучшие идеи». Но на прошлой неделе история в New York Times Джона Маркоффа заполнила множество пробелов., Грандиозные амбиции Обамы - это так называемая «Карта активности мозга» - ее уже называют просто BAM - и для этого потребуются огромные совместные исследовательские усилия с участием нейробиологов, государственных учреждений, частных фондов и технологических компаний, с поистине грандиозной целью выяснить, как мозг на самом деле генерирует мысли, воспоминания и сознание.
Ответ на болезнь Альцгеймера?
Ожидается, что Белый дом официально представит свой большой план уже в следующем месяце в рамках своего бюджетного предложения. Предполагается, что это может стоить до 3 миллиардов долларов в течение следующих 10 лет.
Теперь может показаться странным время для запуска проектов с ценой в 300 миллионов долларов в год, что, как ожидается, приведет к секвестрации с целью взлома бюджета в конце этой недели. Вот почему, хотя Обама был легок в деталях, он действительно сравнил миссию по картированию мозга с проектом «Геном человека» - крупной исследовательской инициативой, финансируемой федеральным правительством, для картирования всех генов в ДНК человека. В конечном итоге он стоил 3, 8 миллиарда долларов, но достиг своей цели на два года раньше, в 2003 году, и до 2010 года, согласно исследованию воздействия, вернул экономике 800 миллиардов долларов.
Нет сомнений в том, что БАМ может оказать глубокое влияние, помогая ученым понять, что происходит в мозге, вызывая депрессию, шизофрению или аутизм. И это, безусловно, может быть благом для фармацевтических компаний, которые потратили миллиарды, без удачи, чтобы найти лекарство от болезни Альцгеймера. С 1998 года было предпринято более 100 безуспешных попыток найти лечение болезни Альцгеймера, которая, как ожидается, к 2050 году затронет 115 миллионов человек во всем мире.
Все дело в инструментах
Очевидно, есть много медицинских причин, чтобы попытаться распутать мозг, но каковы реальные перспективы? Конечно, сканирование мозга помогло ученым увидеть, какие части мозга более активны при различных типах поведения, но это видение в 30 000 футов. Он почти ничего не говорит о том, как отдельные клетки мозга передают информацию, и еще меньше о том, как нейронные сети превращают ее в поведение.
В последние годы исследователи добились больших успехов в понимании того, как мозг организован в рамках проекта Human Connectome, финансируемого Национальными институтами здравоохранения. Но это разработано, чтобы создать больше статической карты нейронных связей.
Следующий важный шаг - уметь видеть в реальном времени, как информация обрабатывается через эти соединения и какие разные нейроны становятся частью этого процесса. Или, как объяснил это Гарвардский биолог Джордж Черч, один из ученых, предложивших БАМ в газете в прошлом году: «Мы не просто хотим видеть провода, но и сообщения, идущие по проводам».
Ключ в том, насколько быстро можно разработать технологию, которая позволит ученым следить за мыслительным процессом, регистрируя каждую вспышку каждого из тысяч и, возможно, миллионов задействованных нейронов. Современная технология позволяет им регистрировать активность примерно 100 нейронов за раз, слишком маленький отрезок нейронной сети, чтобы объяснить многое. Но, как отметил Грег Миллер в недавней статье на веб-сайте Wired, в разработке находятся несколько передовых биологических или наноинструментов, в том числе один, который может «упаковать сотни тысяч электродов из нанопроволоки в гибкие листы, соответствующие поверхности мозг и подслушивают нейроны с минимальным повреждением тканей ».
Чем больше, тем лучше?
Многие нейробиологи будут в восторге, если БАМ получит финансирование. Но не все. Некоторые уже отметили, что вы действительно не можете сравнить его ни с проектом «Геном человека», ни с миссией на Луну. Оба эти усилия, хотя и были очень сложными, имели четко определенные цели. Но как вы определяете успех для БАМа? Способна ли запись активности сотен тысяч нейронов реально объяснить, как происходит мышление? Никто на самом деле не знает.
Другие ученые обеспокоены тем, что БАМ, благодаря своему высокому профилю, может потратить доллары на другие исследования в области неврологии. Некоторые авторы даже подняли вопрос о контроле над разумом, особенно с учетом того, что одним из правительственных учреждений, который будет участвовать, является DARPA, агентство Министерства обороны, финансирующее экспериментальные технологии.
Гэри Маркус, пишущий в « The New Yorker», утверждает, что такой проект, как BAM, мог бы быть более эффективным, если бы он не был таким монолитным. Он утверждает, что он должен быть разбит на пять небольших проектов, каждый из которых посвящен разным аспектам работы мозга.
Но он также предупреждает, что, если Конгресс откажется откладывать деньги на крупный нейробиологический проект, он рискует вызвать иронию мозгов. В январе группа европейских стран выделила более 1 миллиарда долларов на свою огромную деятельность в области нейробиологии под названием «Проект человеческого мозга», которая попытается смоделировать все процессы мозга в компьютере.
Пишет Маркус:
«Независимо от того, отвечает ли он своей главной цели или нет, европейский проект, безусловно, приведет к значительному числу небольших научных достижений. Если США не последуют их примеру, мы потеряем лидерство в нейробиологии и, вероятно, останемся в догонялке в некоторых из крупнейших изменяющих игру отраслей на горизонте, таких как искусственный интеллект на уровне человека и прямой мозг-компьютер интерфейсы - хотя оба поля возникли в Соединенных Штатах ».
Головоломки
Вот некоторые другие недавние результаты исследований мозга:
- Из мышей и мужчин, наблюдающих за мышами. Исследователи из Стэнфорда смогли следить за мозговой активностью мышей в режиме реального времени после того, как их мозг подвергся воздействию флуоресцентных белков. Они могли наблюдать, какие части их мозга светятся, когда они бегают вокруг клетки.
- Означает ли это, что птица может застрять в голове ?: И группа ученых из Университета Дьюка обнаружила, что птицы, которые могут петь и имитировать звуки, имеют в своем мозге гены, которые могут включаться и выключаться аналогично человеческому мозгу.
- Она зажигает матку: впервые МРТ развивающихся человеческих плодов показала сигналы связи между различными частями их мозга. Ученые из Уэйнского государственного университета в Мичигане надеются, что их исследования приведут к раннему лечению аутизма и СДВГ.
- Однако пока ничего не говорится о том, как ступня попадает в рот: исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско наметили процесс речи, выложив нейронную сеть, которая делает это возможным, из нервов, которые контролируют челюсти, губы и язык тем, кто манипулирует гортани.
- Разговор о повышении белка: есть биологическое объяснение того, почему женщины говорят больше, чем мужчины. Исследования показали, что женщины говорят в среднем 20 000 слов в день, а мужчины - около 7 000. Согласно исследованию, опубликованному в « Журнале нейробиологии» на прошлой неделе, это может быть связано с тем, что в их мозгу, как правило, содержится более высокий уровень белка, который связан с речевым общением.
Видео бонус: Журналист Би-би-си знакомится с проводкой на собственном мозгу.
Больше от Smithsonian.com
Более человеческий искусственный мозг
Мозговая наука: 10 исследований, которые проникают в вашу голову
