Изследователски проекти Скъпата мечта за чертежа на мозъка - WELT
Човешкият мозък има милиарди неврони и милиарди връзки. Но това не е единствената причина, поради която създаването на карта на мозъка е предизвикателство, което не бива да се подценява
Източник: picture-union/Eibner-Presse
Мозъкът трябва да бъде картографиран в Съединените щати и дори пресъздаден в Европа. Надеждата за многомилиардните изследователски проекти е голяма, но критиката също.
Обявяването лесно би могло да дойде от научно-фантастичен филм: европейските учени са решили да пресъздадат човешкия мозък. Милиарди нервни клетки и милиарди взаимовръзки трябва да бъдат качени на компютър - сякаш това се приема за даденост.
Проектът за човешки мозък (HBP) е един от двата огромни изследователски проекта, които Европейският съюз (ЕС) би искал да подкрепи с „водещата инициатива“. Един милиард евро трябва да бъдат изразходвани за всеки отделен проект.
Но дали само парите са достатъчни, за да доведат Проектът за човешки мозък до успех в рамките на десет години, все още е въпрос на разгорещен дебат в глобалната научна общност. Някои учени казват, че зад проекта стои повече фантастика, отколкото наука.
„Мозъкът е изключително сложна система. Не е толкова лесно да се пресъздаде “, казва Мориц Хелмщадтер от Института по невробиология„ Макс Планк “в Мюнхен, например. Самият невролог от години изследва мозъка на мишката и работи по създаването на карта на безбройните му вериги.
Изработете мозъчна карта
Само това е мамутска задача. За три месеца съвременните микроскопи в Института „Макс Планк“ просто успяват да картографират взаимовръзките на 10 000 клетки с общо десет милиона синапса. Но работата далеч не е приключила: Оценката на изображенията отнема няколко пъти повече.
Защото тепърва предстои да бъдат разработени по-мощни методи за анализ. Така че трябва да планирате няколко месеца работа, за да картографирате около 10 000 нервни клетки. Мозъкът на мишката има не само няколко десетки хиляди, но 75 милиона клетки.
И това е само мозъкът на мишката. Тъй като човешкият мозък има значително повече нервни клетки, около 86 милиарда. Но и администрацията на САЩ не се плаши от такива цифри. Тя обяви началото на собствения си изследователски проект, който се очаква да придобие подобни измерения.
Изследователите трябва да създадат карта на всички нервни връзки в мозъка. Тази цел може да струва на правителството на САЩ толкова пари, колкото и Проектът за човешки мозък: изследователите, участващи в проекта, биха очаквали, че ще бъде 300 милиона долара годишно. След десет години Google Maps на нервната система може да струва около 3 милиарда долара.
От муха към човек
Дори тези гигантски суми не могат да намалят ентусиазма на много изследователи и политици. Депресия, болест на Алцхаймер, Паркинсон - благодарение на подробната карта на мозъка, всички тези заболявания трябва да бъдат лечими в даден момент. Ако попитате невролога Парта Митра от лабораторията Cold Spring Harbor в Ню Йорк, много от привържениците са пренебрегнали съществен факт.
„Планът беше да се направи карта на нервната система на червеи, мухи и мишки. Никога не сме говорили за човешкия мозък “, казва Митра. Все още нямаше да има технически средства за картографиране на човешкия мозък.
Образните методи като магнитно-резонансна томография биха имали твърде ниска резолюция. А инвазивните методи като тези, използвани при лабораторни животни, просто не са осъществими за хората. „Няма просто въпрос за вкарване на електроди в мозъка на жив човек“, казва Митра.
Големи надежди
Работата на Катрин Амунтс върху живите хора също би била невъобразима. Тя изследва малки частици от мозъка под електронен микроскоп. Неврологът от Forschungszentrum Jülich получава нервната тъкан от починали мозъчни донори. Като част от Проекта за човешки мозък тя трябва да картографира човешкия мозък.
„След две години и половина ще разработим„ HBP Atlas “с много инструменти за изследователи на базата на нашия JuBrain Atlas. Мозъчният атлас трябва да предоставя информация за архитектурата на клетките, техните връзки и пратените вещества във всяка отделна област на мозъка “, казва Амунтс.
Тя е сигурна: Проектът „Човешки мозък“ ще даде страхотни резултати - дори някои технически изисквания все още да не са изпълнени.
Граници на технологиите
Тъй като настоящите технически възможности в никакъв случай не са достатъчни за просто пресъздаване на човешки мозък, дори ако картата вече е била готова. Имитирането на нервни връзки на мишката само по себе си би съдържало сто пъти повече данни, отколкото Google има в момента на своите сървъри.
Но това не е всичко. Проектът „Човешки мозък“ трябва не само да картографира невроните и техните връзки, но и всички пратеници и всеки йонен канал.
Тази херкулесова задача не плаши Амунтс. „Имаме много конкретни идеи за това как ще се развива производителността на компютъра през следващите няколко години. Ако технологията напредне според очакванията, ще бъде възможно да се възпроизведе и много сложна система като тази на мозъка “, казва Амунтс.
Проектът Геном
Степента, до която техническият прогрес може да ускори изследванията, вече е впечатляващо демонстрирана. Подобно на европейския и американския проект за мозъка, проектът за човешкия геном беше мамутско начинание. Поради това често се използва като сравнение.
През 1990 г. международен екип от учени реши да работи по декодирането на генома. След 15 години те искаха да се анализира пълната човешка ДНК, това беше грубият график.
Въпреки това, значителният напредък, постигнат в последователния анализ, позволи на изследователите да завършат своя проект още през 2003 г. - цели две години по-рано от планираното.
Трудно сравнение
Не само науката, но и индустрията бързо се възползваха от резултата. Анализите на генома отдавна са се превърнали във важна икономическа тема. „Всеки един долар, вложен в дешифриране на човешкия геном, донесе на нашата икономика 140 долара“, каза президентът на САЩ Барак Обама, когато промотира американския изследователски проект.
Митра не иска да прави популярното сравнение. Нито американският, нито европейският изследователски проект могат да бъдат сравнени с проекта за човешкия геном.
„По това време имаше добре обмислена изследователска цел: определянето на човешкия геном. Настоящите проекти не само не разполагат с точни дефиниции на цели, но и с вече утвърдени изследователски методи “, казва Митра.
Въпреки цялата дискусия, поне едно нещо е ясно: поддръжниците на двата големи мозъчни проекта имат големи планове. Колко много могат да постигнат с много пари и усърдие, ще видим само след няколко години. Мечтата за дешифрирания мозък вероятно ще остане по-скоро фантастика, отколкото наука за дълго време.