Карта активности головного мозга и созвездия нейронов: Барак Обама объявил о новой государственной научной программе
3 апреля Президент США Барак Обама объявил о новой программе картирования активности головного мозга. Она планируется на десять лет и будет стоить около трех миллиардов долларов. Целью данной инициативы является лучшее понимание того, каким образом взаимодействуют между собой миллиарды нейронов (клеток головного мозга), и как в результате такого взаимодействия формируется человеческая память, сознание, восприятие, познавательная функция, речь и мышление. Ожидается, что в результате таких фундаментальных научных исследований будут созданы новые методы лечения болезней Паркинсона, Альцгеймера, шизофрении, аутизма и многих других заболеваний, в том числе тех, которые связаны с нарушениями психического здоровья.
Данный проект рассматривается в качестве второй такой крупной инициативы после проекта исследования человеческого генома, на который правительство США на пороге 21-го века затратило 3,8 миллиарда долларов. Результатом той инициативы явилось то, что в 2003-году удалось полностью расшифровать человеческий геном, состоящий из более чем 2 млрд оснований ДНК. Инвестиции в геномный проект оказались беспрецедентными по масштабам возврата, лишь за семь лет принеся около 800 миллиардов долларов доходов в виде новых знаний, идей, технологий, патентов, лекарств и т.д. Как указал президент Обама в своем ежегодном послании американскому народу: "Каждый доллар, инвестированный в проект картирования человеческого генома, принес $140 долларов в экономику".
Что касается головного мозга, то, состоя из более чем 100 миллиардов нейронов, каждый из которых возбуждается в ответ на внешние стимулы, он остается самым малоизученным и загадочным органом человека. То, как эти процессы происходят в масштабах всего головного мозга, и как это приводит к мыслительной деятельности, остается загадкой.
Недавно группа ученых нанотехнологов и нейрофизиологов предложили новый подход к изучению головного мозга. Он основан на так называемом картировании с помощью молекулярных нанодатчиков, которые способны проникать в различные участки головного мозга и регистрировать их активность. При этом предлагается использовать синтетическую ДНК в качестве "резервуара" для хранения мозговой активности.
Анатомия головного мозга считается изученной даже на молекулярном уровне. Однако это можно сравнить со статической картой – наподобие карты города без автомобильного трафика. То, что пытаются сделать американские ученые – это изучить головной мозг в динамике и в трехмерном масштабе– понять, что происходит с, так сказать, «живым» головным мозгом.
Следует отметить, что попытки изучить деятельность головного мозга имеют почти 150-летнюю историю. Еще в 19-м веке британский нейрофизиолог Лорд Шеррингтон указывал на существование так называемых «энграмов» памяти – то есть материальных частиц, отвечающих за нашу способность мыслить и запоминать. Современные технологии, основанные на использовании нано-частиц и манипуляций с ДНК, позволяют по-новому взглянуть на эту фундаментальную гипотезу.
Данный проект принципиально отличается от инициативы европейских ученых, на которых планируется затратить около 1 миллиарда евро. Смысл ее заключается в построении «силиконового мозга», под которым подразумевается модель, построенную с помощью суперкомпьютера, которая будет имитировать отдельные виды деятельности головного мозга. Как указывают американцы, европейская модель основана на теоретических знаниях о работе головного мозга, многие из которых не имеют под собой каких-либо доказательств.
Интересно, что одним из практических результатов картирования активности мозга станет построение так называемых «мозговых обсерваторий» наподобие тех, который существуют в астрономии. Подобно тому, как можно наблюдать созвездия и планеты на небе, в данном случае любой сможет рассматривать детали активности отдельных нейронов и их «созвездий» с тем, чтобы догадываться о чем «думает» или «мечтает» мозг.
