Дослідницькі проекти Дорога мрія про план мозку - WELT
Мозок людини має мільярди нейронів і мільярди зв’язків. Але це не єдина причина, чому створення карти мозку є проблемою, яку не слід недооцінювати
Джерело: picture-альянс/Eibner-Presse
Мозок повинен бути нанесений на карту в Сполучених Штатах і навіть відтворений в Європі. Надія на багатомільярдні дослідницькі проекти велика, але критика також.
Оголошення могло легко прийти з науково-фантастичного фільму: європейські вчені вирішили відтворити людський мозок. Мільярди нервових клітин і мільярди взаємозв’язків слід завантажувати на комп’ютер - ніби це сприймається як само собою зрозуміле.
Проект людського мозку (HBP) є одним із двох величезних дослідницьких проектів, які Європейський Союз (ЄС) хотів би підтримати «Флагманською ініціативою». На кожен окремий проект потрібно витратити мільярд євро.
Але чи достатньо лише грошей для того, щоб Проект людського мозку досяг успіху протягом десяти років, все ще залишається предметом бурхливих дискусій у світовій дослідницькій спільноті. Деякі вчені кажуть, що за проектом стоїть більше фантастики, ніж науки.
“Мозок - це дуже складна система. Це не так просто відтворити », - каже Моріц Хельмштедтер, наприклад, з Мюнхенського Інституту нейробіології Макса Планка. Невролог роками досліджував мозок миші і працює над створенням карти його незліченних схем.
Складна карта мозку
Це одне - мамонтське завдання. За три місяці сучасним мікроскопам Інституту Макса Планка вдається лише нанести на карту взаємозв’язки 10 000 клітин із загальною кількістю десяти мільйонів синапсів. Але робота ще далеко не закінчена: оцінка зображень займає в кілька разів більше.
Тому що ще потужніші методи аналізу ще не розроблені. Тож вам доведеться запланувати кілька місяців роботи, щоб скласти карту близько 10 000 нервових клітин. Мозок миші налічує не просто кілька десятків тисяч, а 75 мільйонів клітин.
І це лише мозок миші. Оскільки в мозку людини значно більше нервових клітин, близько 86 мільярдів. Але адміністрацію США такі цифри також не лякають. Вона оголосила про початок власного дослідницького проекту, який повинен набути подібних вимірів.
Дослідникам слід створити карту всіх нервових зв’язків мозку. Ця мета може коштувати уряду США стільки грошей, скільки проект "Людський мозок": Дослідники-учасники вважають, що це буде коштувати 300 мільйонів доларів на рік. Через десять років Google Maps of the Nervous System може коштувати близько 3 мільярдів доларів.
Від мухи до людини
Навіть ці гігантські суми не можуть зменшити ентузіазм багатьох дослідників та політиків. Депресія, хвороба Альцгеймера, Паркінсона - завдяки детальній карті головного мозку всі ці захворювання в певний момент повинні бути виліковними. Однак якщо ви запитаєте невролога Партху Мітру з лабораторії Cold Spring Harbor в Нью-Йорку, США, багато прихильників не помічають важливого факту.
“План полягав у картографуванні нервової системи глистів, мух та мишей. Спочатку ми ніколи не говорили про людський мозок », - каже Мітра. Досі не існувало б технічних засобів, щоб нанести на карту людський мозок взагалі.
Такі методи візуалізації, як магнітно-резонансна томографія, мали б занадто низьку роздільну здатність. А такі інвазивні методи, як ті, що застосовуються у лабораторних тварин, просто неможливі для людини. "Про введення електродів у мозок живої людини просто не може бути мови", - говорить Мітра.
Великі надії
Робота Катрін Амунтс над живими людьми також була б немислима. Вона досліджує крихітні шматочки мозку під електронним мікроскопом. Невролог з Forschungszentrum Jülich отримує нервову тканину від померлих донорів мозку. В рамках проекту «Мозок людини» вона повинна скласти карту людського мозку.
“За два з половиною роки ми розробимо“ Атлас HBP ”з багатьма інструментами для дослідників на основі нашого JuBrain Atlas. Атлас мозку повинен надавати інформацію про архітектуру клітин, їх зв’язки та речовини, що передають інформацію, у кожній окремій області мозку », - говорить Амунтс.
Вона впевнена: проект "Мозок людини" дасть чудові результати - навіть якщо деякі технічні вимоги ще не виконані.
Межі технологій
Оскільки нинішні технічні можливості аж ніяк не є достатніми для простого відтворення людського мозку, навіть якщо карта вже була готова. Імітація лише нервових зв’язків миші містила б у сто разів більше даних, ніж Google зараз має на своїх серверах.
Але це ще не все. Проект «Мозок людини» повинен не тільки картографувати нейрони та їх зв’язки, але також усі речовини-месенджери та кожен іонний канал.
Це геркулесове завдання не лякає Амунтів. “У нас є дуже конкретні уявлення про те, як буде розвиватися продуктивність комп’ютера протягом наступних кількох років. Якщо технологія розвиватиметься, як очікувалося, можна буде також скопіювати таку складну систему, як система мозку », - говорить Амунтс.
Проект «Геном»
Вже вражаюче продемонстровано, наскільки технічний прогрес може пришвидшити дослідження. Подібно до європейських та американських проектів щодо мозку, проект «Геном людини» був мамонтовою справою. Тому його часто використовують як порівняння.
У 1990 р. Міжнародна група вчених вирішила працювати над розшифровкою геному. За 15 років вони хотіли проаналізувати всю ДНК людини, такий був приблизний графік.
Однак значний прогрес, досягнутий в аналізі послідовності, дозволив дослідникам завершити свій проект вже в 2003 році - цілих два роки раніше, ніж планувалося.
Складне порівняння
Результат швидко виграла не тільки наука, а й промисловість. Аналіз геному давно став важливою економічною темою. "Кожен долар, вкладений у розшифровку геному людини, приніс нашій економіці 140 доларів", - сказав президент США Барак Обама, просуваючи американський науковий проект.
Мітра неохоче робить популярне порівняння. Ні США, ні європейський дослідницький проект не можна порівняти з Проектом геному людини.
«На той час існувала продумана мета дослідження: визначення геному людини. Однак у поточних проектах бракує не тільки точних визначень цілей, але й усталених методів дослідження ”, - говорить Мітра.
Незважаючи на всю дискусію, принаймні одне ясно: прихильники двох великих мозкових проектів мають великі плани. Скільки вони можуть досягти за допомогою великих грошей та завзяття, побачимо лише через кілька років. Мрія про розшифрований мозок, ймовірно, довгий час залишатиметься більше вигадкою, ніж наукою.