Półtora roku od jego prezydentury John F. Kennedy wezwał amerykańskich naukowców do wywieszenia Amerykanów na Księżyc do końca dekady. W swoim ostatnim przemówieniu o stanie Unii Barack Obama zasugerował, co może stać się jego wersją sięgania po księżyc - chciałby, aby naukowcy rozwiązali tajemnicę mózgu.
Misja Obamy byłaby cięższa.
Nie wdał się w wiele szczegółów, oprócz cytowania badań mózgu jako znakomitego przykładu, w jaki sposób rząd może „inwestować w najlepsze pomysły”. Ale w zeszłym tygodniu historia w „ New York Timesie” Johna Markoffa wypełniła wiele pustych miejsc . Wielką ambicją Obamy jest coś, co nazywa się Brain Activity Map - jest już określane po prostu jako BAM - i wymagałoby ogromnych wspólnych badań z udziałem neuronaukowców, agencji rządowych, prywatnych fundacji i firm technologicznych, z naprawdę trudnym celem, aby dowiedzieć się, jak mózg faktycznie generuje myśli, wspomnienia i świadomość.
Odpowiedź na Alzheimera?
Oczekuje się, że Biały Dom oficjalnie ujawni swój wielki plan już w przyszłym miesiącu w ramach wniosku budżetowego. Spekuluje się, że w ciągu najbliższych 10 lat może to kosztować nawet 3 miliardy dolarów.
Teraz może wydawać się dziwnym czasem, aby realizować projekty z ceną 300 milionów dolarów rocznie, co przy sekwestracji hakowania budżetu ma się rozpocząć w tym tygodniu. Właśnie dlatego, chociaż Obama nie miał pojęcia o szczegółach, starał się porównać misję mapowania mózgu z projektem Human Genome Project - ważną inicjatywą badawczą finansowaną przez rząd federalny w celu zmapowania wszystkich genów w ludzkim DNA. Ostatecznie kosztował 3, 8 mld USD, ale osiągnął swój cel dwa lata wcześniej, w 2003 r., A do 2010 r., Zgodnie z analizą wpływu, zwrócił gospodarce 800 mld USD.
Bez wątpienia BAM może mieć głęboki wpływ, pomagając naukowcom zrozumieć, co dzieje się w mózgu, powodując depresję, schizofrenię lub autyzm. I z pewnością może być dobrodziejstwem dla firm farmaceutycznych, które wydały miliardy, bez szczęścia, na znalezienie lekarstwa na chorobę Alzheimera. Od 1998 r. Podjęto ponad 100 nieudanych prób znalezienia leczenia choroby Alzheimera, która do 2050 r. Ma dotknąć 115 milionów ludzi na całym świecie.
Chodzi o narzędzia
Oczywiście istnieje wiele medycznych powodów, aby spróbować rozwikłać mózg, ale jakie są realistyczne perspektywy? Jasne, skany mózgu pomogły naukowcom zobaczyć, które części mózgu są bardziej aktywne podczas różnych rodzajów zachowań, ale to widok na 30 000 stóp. Mówi im prawie nic o tym, jak poszczególne komórki mózgowe przesyłają informacje, a tym bardziej o tym, jak sieci neuronowe przekształcają to w zachowanie.
W ostatnich latach naukowcy poczynili duże postępy w zrozumieniu sposobu organizacji mózgu w ramach projektu Human Connectome, finansowanego przez National Institutes of Health. Ale ma to na celu stworzenie bardziej statycznej mapy połączeń neuronowych.
Kolejnym kluczowym krokiem jest możliwość zobaczenia w czasie rzeczywistym, jak informacje są przetwarzane przez te połączenia i które różne neurony stają się częścią tego procesu. Albo jak wyjaśnił to biolog George Harvard, George Church, jeden z naukowców, który zaproponował BAM w artykule z zeszłego roku: „Nie chcemy tylko widzieć drutów, ale także wiadomości przechodzących przez nie”.
Kluczem jest to, jak szybko można opracować technologię, która pozwoli naukowcom śledzić proces myślowy, rejestrując każdy przebłysk każdego z tysięcy, a być może milionów neuronów. Obecna technologia pozwala im rejestrować aktywność około 100 neuronów jednocześnie, co stanowi zbyt mały wycinek sieci neuronowej, aby pomóc w wyjaśnieniu większości czegokolwiek. Ale, jak zauważył Greg Miller w niedawnym artykule na stronie internetowej Wired, pracuje nad kilkoma najnowocześniejszymi narzędziami biologicznymi lub nano, w tym takim, który może „upakować setki tysięcy elektrod nanoprzewodowych w elastyczne arkusze, które odpowiadają powierzchni mózg i podsłuch neuronów przy minimalnym uszkodzeniu tkanek. ”
Czy większy jest naprawdę lepszy?
Wielu neurologów będzie zachwyconych, jeśli BAM zostanie sfinansowany. Ale nie wszystko. Niektórzy już wskazywali, że tak naprawdę nie można go porównać do Projektu Ludzkiego Genomu ani misji na Księżyc. Oba te przedsięwzięcia, choć bardzo trudne, miały jasno określone cele. Ale jak rozpoznać sukces BAM? Czy rejestrowanie aktywności setek tysięcy neuronów naprawdę wyjaśniłoby, jak dzieje się myślenie? Nikt tak naprawdę nie wie.
Inni naukowcy obawiają się, że BAM, ze względu na swój wysoki profil, może pozbawić dolarów innych badań neurologicznych. Niektórzy pisarze podnieśli nawet widmo kontroli umysłu, zwłaszcza, że jedną z zaangażowanych agencji rządowych jest DARPA, agencja Departamentu Obrony finansująca eksperymentalną technologię.
Gary Marcus, pisząc w „ The New Yorker”, twierdzi, że projekt taki jak BAM mógłby być bardziej skuteczny, gdyby nie był tak monolityczny. Twierdzi, że należy go podzielić na pięć mniejszych projektów, z których każdy koncentruje się na innym aspekcie funkcji mózgu.
Ale ostrzega również, że jeśli Kongres będzie się zastanawiał nad przygotowaniem pieniędzy na duży projekt neuronauki, grozi to wywołaniem drenażu mózgów. W styczniu grupa krajów europejskich przeznaczyła ponad 1 miliard dolarów na własne ogromne przedsięwzięcie neuronauki zwane Human Brain Project, które będzie próbowało symulować wszystkie procesy zachodzące w mózgu w komputerze.
Pisze Marcus:
„Niezależnie od tego, czy osiągnie swój wielki cel, czy nie, europejski projekt z pewnością doprowadzi do znacznej liczby mniejszych osiągnięć naukowych. Jeśli USA nie pójdą w ich ślady, stracimy wiodącą pozycję w dziedzinie neuronauki i prawdopodobnie pozostaniemy nadrabiając zaległości w niektórych z największych zmieniających gry branż na horyzoncie, takich jak sztuczna inteligencja na poziomie ludzkim i bezpośredni komputer mózgowy interfejsy - mimo że oba pola pochodzą ze Stanów Zjednoczonych. ”
Łamigłówki
Oto kilka innych ostatnich odkryć z badań mózgu:
- Z myszy i mężczyzn obserwujących myszy: Badacze z Stanford byli w stanie śledzić aktywność mózgu myszy w czasie rzeczywistym po powiązaniu ich mózgów fluorescencyjnymi białkami. Byli w stanie obserwować, które części ich mózgu świeciły, gdy biegały wokół klatki.
- Czy to oznacza, że ptak może utknąć w głowie ?: A zespół naukowców z Duke University odkrył, że ptaki, które potrafią śpiewać i naśladować dźwięki, mają geny w mózgu, które mogą włączać się i wyłączać w sposób podobny do ludzkiego mózgu.
- Zapala macicę: Po raz pierwszy MRI rozwijających się ludzkich płodów wykazały sygnały komunikacyjne między różnymi częściami ich mózgów. Naukowcy z Wayne State University w Michigan mają nadzieję, że ich badania doprowadzą do wczesnego leczenia autyzmu i ADHD.
- Nie wiadomo jednak jeszcze, w jaki sposób stopa dostaje się do buzi: naukowcy z University of California w San Francisco odwzorowali proces mowy, układając sieć neuronową, która go wywołuje, od nerwów kontrolujących szczęki, usta i język tym, którzy manipulują krtań.
- Mów o wzmocnieniu białka: istnieje biologiczne wyjaśnienie, dlaczego kobiety mówią więcej niż mężczyźni. Badania wykazały, że kobiety mówią średnio 20 000 słów dziennie, a mężczyźni średnio około 7 000. Według badań opublikowanych w Journal of Neuroscience w zeszłym tygodniu, może to być spowodowane tym, że mają w mózgu wyższy poziom białka związanego z komunikacją werbalną.
Bonus wideo: dziennikarz BBC ma możliwość obejrzenia okablowania we własnym mózgu.
Więcej z Smithsonian.com
Bardziej sztuczny mózg człowieka
Brain Science: 10 badań, które dostaną się do twojej głowy
