Ένα και ενάμιση χρόνο στην προεδρία του, ο John F. Kennedy αμφισβήτησε Αμερικανούς επιστήμονες για να φτάσουν οι Αμερικανοί στο φεγγάρι μέχρι το τέλος της δεκαετίας. Στην πρόσφατη διεύθυνσή του για την Πολιτεία της Ένωσης, ο Μπαράκ Ομπάμα έριξε υπαινιγμό για το τι θα μπορούσε να γίνει η έκδοσή του για το φεγγάρι - θα ήθελε σαν επιστήμονες να λύσουν το μυστήριο του εγκεφάλου.
Η αποστολή του Ομπάμα θα είναι μια βαρύτερη ανελκυστήρα.
Δεν έκανε πολλές λεπτομέρειες, εκτός από την αναφορά στην έρευνα του εγκεφάλου ως ένα αστρικό παράδειγμα για το πώς η κυβέρνηση μπορεί να «επενδύσει στις καλύτερες ιδέες». Την περασμένη εβδομάδα, όμως, μια ιστορία στους New York Times από τον John Markoff πλήρωσε πολλά κενά . Η μεγάλη φιλοδοξία του Ομπάμα είναι κάτι που ονομάζεται Χάρτης δραστηριότητας του Εγκέφαλου - αναφέρεται ήδη απλώς ως BAM - και θα απαιτούσε μια μαζική ερευνητική προσπάθεια συνεργατικής συνεργασίας μεταξύ νευροεπιστημόνων, κυβερνητικών φορέων, ιδιωτικών ιδρυμάτων και τεχνολογικών εταιρειών, με τον πραγματικά αποθαρρυντικό στόχο να υπολογίσουμε πώς ο εγκέφαλος παράγει πραγματικά σκέψεις, αναμνήσεις και συνείδηση.
Μια απάντηση για το Αλτσχάιμερ;
Ο Λευκός Οίκος αναμένεται να παρουσιάσει επίσημα το μεγάλο του σχέδιο ήδη από τον επόμενο μήνα, στο πλαίσιο της πρότασης του προϋπολογισμού του. Η κερδοσκοπία είναι ότι θα μπορούσε να κοστίσει μέχρι και τα 3 δισεκατομμύρια δολάρια τα επόμενα 10 χρόνια.
Τώρα, μπορεί να φαίνεται περίεργο να διοχετεύετε έργα με μια τιμή 300 εκατομμυρίων δολαρίων ετησίως, τι θα έπρεπε να ξεκινήσει με την καταστροφή του προϋπολογισμού-hacking αργότερα αυτή την εβδομάδα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, παρόλο που ο Ομπάμα έβλεπε τις λεπτομέρειες, έκανε μια σύγκριση της αποστολής χαρτογράφησης του εγκεφάλου στο Σχέδιο Ανθρώπινου Γονιδιώματος - μια σημαντική ερευνητική πρωτοβουλία που χρηματοδοτήθηκε από την ομοσπονδιακή κυβέρνηση για να χαρτογραφήσει όλα τα γονίδια στο ανθρώπινο DNA. Τελικά δαπάνησε 3, 8 δισεκατομμύρια δολάρια, αλλά πέτυχε το στόχο της δύο χρόνια νωρίτερα, το 2003 και μέχρι το 2010, σύμφωνα με μια μελέτη επιπτώσεων, επέστρεψε 800 δισεκατομμύρια δολάρια στην οικονομία.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η BAM θα μπορούσε να έχει βαθύ αντίκτυπο βοηθώντας τους επιστήμονες να καταλάβουν τι συμβαίνει στον εγκέφαλο για να προκαλέσει κατάθλιψη ή σχιζοφρένεια ή αυτισμό. Και σίγουρα θα μπορούσε να είναι ένα όφελος για τις φαρμακευτικές εταιρείες που έχουν δαπανήσει δισεκατομμύρια, χωρίς τύχη, για να βρουν μια θεραπεία για τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Από το 1998, σημειώθηκαν πάνω από 100 ανεπιτυχείς προσπάθειες για την εξεύρεση θεραπείας για το Αλτσχάιμερ, το οποίο μέχρι το 2050 αναμένεται να επηρεάσει 115 εκατομμύρια ανθρώπους σε όλο τον κόσμο.
Είναι όλα σχετικά με τα εργαλεία
Είναι σαφές ότι υπάρχουν αρκετοί ιατρικοί λόγοι για να προσπαθήσουμε να ξεδιπλώσουμε τον εγκέφαλο, αλλά τι, ρεαλιστικά, είναι οι προοπτικές; Σίγουρα, οι εγκεφαλικές ανιχνεύσεις βοήθησαν τους επιστήμονες να δουν ποια μέρη του εγκεφάλου είναι πιο ενεργά κατά τη διάρκεια διαφορετικών τύπων συμπεριφοράς, αλλά αυτή είναι μια άποψη 30.000 ποδιών. Τους λέει δίπλα σε τίποτα για το πώς τα επιμέρους κύτταρα του εγκεφάλου μεταδίδουν πληροφορίες και ακόμα λιγότερο για το πώς τα νευρικά δίκτυα μετατρέπουν αυτό σε συμπεριφορά.
Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές σημείωσαν μεγάλη πρόοδο στην κατανόηση του πώς οργανώνεται ο εγκέφαλος μέσω του Project Human Connectome, το οποίο χρηματοδοτείται από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας. Αλλά αυτό έχει σχεδιαστεί για να δημιουργήσει περισσότερο ένα στατικό χάρτη των νευρωνικών συνδέσεων.
Το επόμενο κρίσιμο βήμα είναι να δούμε, σε πραγματικό χρόνο, πώς επεξεργάζονται οι πληροφορίες μέσω αυτών των συνδέσεων και ποιοι διαφορετικοί νευρώνες εντάσσονται στη διαδικασία αυτή. Ή ως βιολόγος του Harvard George Church, ένας από τους επιστήμονες που πρότεινε το BAM σε ένα έγγραφο πέρυσι, το εξήγησε: "Δεν θέλουμε μόνο να δούμε τα καλώδια, αλλά και τα μηνύματα που περνούν τα καλώδια".
Το κλειδί είναι πόσο γρήγορα μπορεί να αναπτυχθεί η τεχνολογία που θα επιτρέψει στους επιστήμονες να ακολουθήσουν μια διαδικασία σκέψης, καταγράφοντας κάθε αναλογία όλων των χιλιάδων, ενδεχομένως εκατομμυρίων, νευρώνων που εμπλέκονται. Η τρέχουσα τεχνολογία τους επιτρέπει να καταγράφουν τη δραστηριότητα περίπου 100 νευρώνων κάθε φορά, πολύ μικρό κομμάτι του νευρικού δικτύου για να εξηγήσει το μεγαλύτερο μέρος οτιδήποτε. Αλλά, όπως επισήμανε ο Greg Miller σε πρόσφατο κομμάτι στην ιστοσελίδα του Wired, υπάρχουν πολλά έργα βιολογικών ή νανο-εργαλείων αιχμής, μεταξύ των οποίων ένα που θα μπορούσε να «συσκευάσει εκατοντάδες χιλιάδες ηλεκτροδίων nanowire σε εύκαμπτα φύλλα που συμμορφώνονται με την επιφάνεια του τον εγκέφαλο και την υποκλοπή στους νευρώνες με ελάχιστη βλάβη στους ιστούς. "
Είναι μεγαλύτερο πραγματικά καλύτερα;
Πολλοί νευροεπιστήμονες θα ενθουσιαστούν αν χρηματοδοτηθεί η BAM. Αλλά όχι όλα. Μερικοί έχουν ήδη επισημάνει ότι δεν μπορείτε πραγματικά να το συγκρίνετε με το Πρόγραμμα Ανθρώπινου Γονιδιώματος, ούτε την αποστολή στο φεγγάρι, για αυτό το θέμα. Και οι δύο αυτές προσπάθειες, ενώ ήταν πολύ δύσκολες, είχαν σαφώς καθορισμένους στόχους. Αλλά πώς αναγνωρίζετε την επιτυχία της BAM; Θα μπορούσαν να καταγράψουν τη δραστηριότητα εκατοντάδων χιλιάδων νευρώνων εξηγούν πραγματικά πώς συμβαίνει η σκέψη; Κανείς δεν ξέρει πραγματικά.
Άλλοι επιστήμονες ανησυχούν ότι η BAM, με το υψηλό προφίλ της, θα μπορούσε να στραγγίξει δολάρια από άλλες έρευνες για τις νευροεπιστήμες. Κάποιοι συγγραφείς έθεσαν ακόμη το φάντασμα του ελέγχου του νου, ιδιαίτερα επειδή μία από τις κυβερνητικές υπηρεσίες που θα συμμετείχαν είναι η DARPA, η υπηρεσία του Υπουργείου Άμυνας που χρηματοδοτεί την πειραματική τεχνολογία.
Ο Gary Marcus, γράφοντας στο The New Yorker, κάνει την υπόθεση ότι ένα έργο όπως το BAM μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικό εάν δεν ήταν τόσο μονολιθικό. Υποστηρίζει ότι πρέπει να διαλυθεί σε πέντε μικρότερα έργα, το καθένα επικεντρώνεται σε μια διαφορετική πτυχή της λειτουργίας του εγκεφάλου.
Ωστόσο, προειδοποιεί επίσης ότι εάν το Κογκρέσο θα αντιμετωπίσει τα χρήματα για ένα σημαντικό πρόγραμμα νευροεπιστημών, κινδυνεύει να προκαλέσει, με ειρωνεία, μια διαρροή εγκεφάλων. Τον Ιανουάριο, μια ομάδα ευρωπαϊκών χωρών δέσμευσε πάνω από 1 δισεκατομμύριο δολάρια για τη δική τους τεράστια προσπάθεια νευρολογίας που ονομάζεται Ανθρώπινο Εγκεφάλιο, το οποίο θα προσπαθήσει να προσομοιώσει όλες τις διαδικασίες ενός εγκεφάλου μέσα σε έναν υπολογιστή.
Γράφει Marcus:
«Είτε ικανοποιεί τον μεγάλο στόχο της είτε όχι, το ευρωπαϊκό σχέδιο θα οδηγήσει σίγουρα σε σημαντικό αριθμό μικρότερων επιστημονικών προόδων. Εάν οι ΗΠΑ δεν ακολουθήσουν το παράδειγμά τους, θα χάσουμε το προβάδισμα μας στη νευροεπιστήμη και πιθανότατα θα αφεθεί να παγιδευτούμε σε μερικές από τις μεγαλύτερες βιομηχανίες που αλλάζουν παιχνίδι στον ορίζοντα, όπως η τεχνητή νοημοσύνη σε επίπεδο ανθρώπων και ο άμεσος υπολογιστής του εγκεφάλου διασυνδέσεις - παρόλο που και τα δύο πεδία προέρχονταν από τις Ηνωμένες Πολιτείες. "
Σπαζοκεφαλιές
Ακολουθούν ορισμένα πρόσφατα ευρήματα από την έρευνα του εγκεφάλου:
- Από ποντίκια και ποντίκια που παρακολουθούν ποντίκια: Οι ερευνητές στο Stanford ήταν σε θέση να παρακολουθήσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα των ποντικών σε πραγματικό χρόνο, αφού έσπρωξαν τους εγκεφάλους τους με φθορίζουσες πρωτεΐνες. Ήταν σε θέση να παρακολουθήσουν ποια μέρη των μυαλών τους λάμψουν καθώς έτρεχαν γύρω από ένα κλουβί.
- Αυτό σημαίνει ότι ένα πουλί μπορεί να πάρει ένα τραγούδι κολλημένο στο κεφάλι του; Και μια ομάδα επιστημόνων στο Duke University διαπίστωσε ότι τα πουλιά που μπορούν να τραγουδούν και να μιμούνται τους ήχους έχουν γονίδια στον εγκέφαλό τους που μπορούν να ενεργοποιηθούν και να απενεργοποιηθούν με τρόπους παρόμοιοι με τον ανθρώπινο εγκέφαλο.
- Φωτίζει μια μήτρα: Για πρώτη φορά, τα MRI των αναπτυσσόμενων ανθρώπινων εμβρύων έδειξαν σήματα επικοινωνίας μεταξύ διαφορετικών τμημάτων του εγκεφάλου τους. Οι επιστήμονες στο Wayne State University στο Μίτσιγκαν ελπίζουν ότι η έρευνά τους θα οδηγήσει σε έγκαιρες θεραπείες για τον αυτισμό και την ADHD.
- Τίποτα δεν είναι ακόμα το πώς το πόδι εισέρχεται στο στόμα: Οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Σαν Φρανσίσκο είχαν χαρτογραφήσει τη διαδικασία της ομιλίας, καθορίζοντας το νευρωνικό δίκτυο που το κάνει να συμβαίνει, από τα νεύρα που ελέγχουν τις γνάθες, τα χείλη και τη γλώσσα σε εκείνους που χειρίζονται τον λάρυγγα.
- Μιλήστε για μια πρωτεϊνική ώθηση: Υπάρχει μια βιολογική εξήγηση γιατί οι γυναίκες μιλούν περισσότερο από τους άνδρες. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι γυναίκες μιλούν κατά μέσον όρο 20.000 λέξεις την ημέρα, ενώ οι άνδρες κατά μέσο όρο περίπου 7.000. Σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Neuroscience την περασμένη εβδομάδα, μπορεί να οφείλεται στο γεγονός ότι τείνουν να έχουν υψηλότερα επίπεδα πρωτεΐνης στον εγκέφαλό τους που συνδέονται με τη λεκτική επικοινωνία.
Βίντεο bonus: Ένας δημοσιογράφος του BBC κάνει μια περιήγηση στην καλωδίωση στον δικό του εγκέφαλο.
Περισσότερα από το Smithsonian.com
Ένας πιο ανθρώπινος τεχνητός εγκέφαλος
Επιστήμη του εγκεφάλου: 10 μελέτες που έρχονται μέσα στο κεφάλι σας
