człowiek
Autor: Rafael Yuste i George M. Church | dodano: 2014-03-24
Nowa era badań mózgu

Dzięki nowym naukowym inicjatywom być może wkrótce zrozumiemy, w jaki sposób w najbardziej złożonej maszynerii świata powstają myśli i emocje.

Po 100 latach nieprzerwanych badań naukowcy zajmujący się mózgiem nadal nie rozumieją, jak działa ten ważący nieco ponad kilogram narząd, który steruje wszystkimi świadomymi działaniami człowieka. Wiele osób próbowało zmierzyć się z tym problemem, badając układy nerwowe prostszych organizmów. Minęło już 15 lat od czasu, kiedy sporządzono mapę połączeń pomiędzy wszystkimi 302 komórkami nerwowymi obleńca Caenorhabditis elegans. Jednak schemat „okablowania” tego robaka nie doprowadził do zrozumienia, w jaki sposób te połączenia prowadzą do nawet tak podstawowych zachowań, jak przyjmowanie pokarmu czy kopulacja. Brakowało danych łączących aktywność neuronów z określonymi zachowaniami.

Trudności w określeniu zależności pomiędzy zjawiskami biologicznymi i zachowaniami u ludzi są jeszcze większe. W mediach słyszymy często o badaniach, które wykazują, że określone obszary mózgu aktywują się, kiedy czujemy się samotni albo słuchamy ulubionej piosenki Beatlesów. Te informacje mogą stwarzać wrażenie, że współczesna technika pozwala obserwować procesy leżące u podłoża pracy mózgu. Jest to jednak złudzenie.

Wartym wzmianki przykładem tego nieporozumienia jest opisywane szeroko niedawne badanie, w którym zidentyfikowano konkretną komórkę mózgu, która ulegała pobudzeniu w odpowiedzi na widok twarzy aktorki Jennifer Aniston. Pomijając to całe medialne zamieszanie, odkrycie „neuronu Aniston” było jak wiadomość od kosmitów, dowód na istnienie inteligentnego życia we Wszechświecie, jednak bez żadnych wskazówek, co do znaczenia tego komunikatu. Nadal nie mamy najmniejszego pojęcia, w jaki sposób impulsy aktywności elektrycznej tego neuronu wpływają na naszą zdolność rozpoznania twarzy Aniston oraz powiązania jej z serialem Przyjaciele. Prawdopodobnie, aby mózg mógł rozpoznać celebrytkę, musi dojść do aktywacji dużego zespołu neuronów, porozumiewających się między sobą za pomocą kodu nerwowego, który musimy dopiero rozszyfrować.

Przypadek neuronu Jennifer Aniston pokazuje także, że neuronauka znalazła się na rozdrożu. Dysponujemy już technikami, które pozwalają rejestrować aktywność pojedynczych neuronów u żywego człowieka. Jeśli jednak chcemy dokonać znaczącego postępu, musimy opracować nowe metody, które umożliwią monitorowanie, a także zmianę aktywności elektrycznej tysięcy lub nawet milionów neuronów – techniki, pozwalające odcyfrować to, co hiszpański pionier neuroanatomii Santiago Ramón y Cajal nazwał „niezgłębionymi dżunglami, gdzie wielu badaczy zabłądziło”.

Takie przełomowe metody mogłyby w zasadzie zacząć wypełniać lukę poznawczą pomiędzy aktywnością neuronów a percepcją, emocjami, podejmowaniem decyzji, a w końcu nad istotą świadomości i wreszcie samoświadomością. Rozszyfrowanie konkretnych wzorów aktywności mózgu, które leżą u podstaw myśli i zachowań, dostarczy także kluczowej wiedzy na temat zjawisk, do których dochodzi w przypadku nieprawidłowości funkcjonowania obwodów nerwowych, a więc w zaburzeniach psychicznych i neurologicznych – schizofrenii, autyzmie, chorobie Alzheimera czy Parkinsona.

O potrzebie opracowania nowych technik, pozwalających na badanie mózgu, mówi się wreszcie także poza pracowniami naukowymi. Administracja Obamy ogłosiła w zeszłym roku, że powołuje do życia duży projekt: Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative, w skrócie BRAIN, najbardziej spektakularny projekt naukowy w czasie drugiej kadencji prezydenta.

Inicjatywa BRAIN, o początkowym funduszu na rok 2014 przekraczającym 100 mln dolarów, ma na celu rozwój technik rejestracji sygnałów z komórek mózgu w znacznie większej liczbie, a nawet z całych obszarów mózgu. BRAIN stanowi dopełnienie innych dużych projektów neurobiologicznych, prowadzonych poza Stanami Zjednoczonymi. Human Brain Project, finansowany przez Unię Europejską, to 10-letni projekt o budżecie wynoszącym 1,6 mld dolarów, którego celem jest stworzenie komputerowej symulacji całego mózgu. Ambitne projekty naukowe z dziedziny neurobiologii są także realizowane w Australii, Chinach, Japonii i Izraelu. Światowy konsensus, którego skutkiem są naciski na rozwój nauki o mózgu, przypomina inne powojenne inicjatywy naukowe: w zakresie energetyki jądrowej, broni jądrowej, badań kosmicznych, informatyki, alternatywnych źródeł energii i sekwencjonowania genomu. Teraz nadchodzi era badań mózgu.

 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 04/2014 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
22
W 1904 r. urodził się Louis Néel, francuski fizyk, laureat Nagrody Nobla.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Rafael Yuste i George M. Church | dodano: 2014-03-24
Nowa era badań mózgu

Dzięki nowym naukowym inicjatywom być może wkrótce zrozumiemy, w jaki sposób w najbardziej złożonej maszynerii świata powstają myśli i emocje.

Po 100 latach nieprzerwanych badań naukowcy zajmujący się mózgiem nadal nie rozumieją, jak działa ten ważący nieco ponad kilogram narząd, który steruje wszystkimi świadomymi działaniami człowieka. Wiele osób próbowało zmierzyć się z tym problemem, badając układy nerwowe prostszych organizmów. Minęło już 15 lat od czasu, kiedy sporządzono mapę połączeń pomiędzy wszystkimi 302 komórkami nerwowymi obleńca Caenorhabditis elegans. Jednak schemat „okablowania” tego robaka nie doprowadził do zrozumienia, w jaki sposób te połączenia prowadzą do nawet tak podstawowych zachowań, jak przyjmowanie pokarmu czy kopulacja. Brakowało danych łączących aktywność neuronów z określonymi zachowaniami.

Trudności w określeniu zależności pomiędzy zjawiskami biologicznymi i zachowaniami u ludzi są jeszcze większe. W mediach słyszymy często o badaniach, które wykazują, że określone obszary mózgu aktywują się, kiedy czujemy się samotni albo słuchamy ulubionej piosenki Beatlesów. Te informacje mogą stwarzać wrażenie, że współczesna technika pozwala obserwować procesy leżące u podłoża pracy mózgu. Jest to jednak złudzenie.

Wartym wzmianki przykładem tego nieporozumienia jest opisywane szeroko niedawne badanie, w którym zidentyfikowano konkretną komórkę mózgu, która ulegała pobudzeniu w odpowiedzi na widok twarzy aktorki Jennifer Aniston. Pomijając to całe medialne zamieszanie, odkrycie „neuronu Aniston” było jak wiadomość od kosmitów, dowód na istnienie inteligentnego życia we Wszechświecie, jednak bez żadnych wskazówek, co do znaczenia tego komunikatu. Nadal nie mamy najmniejszego pojęcia, w jaki sposób impulsy aktywności elektrycznej tego neuronu wpływają na naszą zdolność rozpoznania twarzy Aniston oraz powiązania jej z serialem Przyjaciele. Prawdopodobnie, aby mózg mógł rozpoznać celebrytkę, musi dojść do aktywacji dużego zespołu neuronów, porozumiewających się między sobą za pomocą kodu nerwowego, który musimy dopiero rozszyfrować.

Przypadek neuronu Jennifer Aniston pokazuje także, że neuronauka znalazła się na rozdrożu. Dysponujemy już technikami, które pozwalają rejestrować aktywność pojedynczych neuronów u żywego człowieka. Jeśli jednak chcemy dokonać znaczącego postępu, musimy opracować nowe metody, które umożliwią monitorowanie, a także zmianę aktywności elektrycznej tysięcy lub nawet milionów neuronów – techniki, pozwalające odcyfrować to, co hiszpański pionier neuroanatomii Santiago Ramón y Cajal nazwał „niezgłębionymi dżunglami, gdzie wielu badaczy zabłądziło”.

Takie przełomowe metody mogłyby w zasadzie zacząć wypełniać lukę poznawczą pomiędzy aktywnością neuronów a percepcją, emocjami, podejmowaniem decyzji, a w końcu nad istotą świadomości i wreszcie samoświadomością. Rozszyfrowanie konkretnych wzorów aktywności mózgu, które leżą u podstaw myśli i zachowań, dostarczy także kluczowej wiedzy na temat zjawisk, do których dochodzi w przypadku nieprawidłowości funkcjonowania obwodów nerwowych, a więc w zaburzeniach psychicznych i neurologicznych – schizofrenii, autyzmie, chorobie Alzheimera czy Parkinsona.

O potrzebie opracowania nowych technik, pozwalających na badanie mózgu, mówi się wreszcie także poza pracowniami naukowymi. Administracja Obamy ogłosiła w zeszłym roku, że powołuje do życia duży projekt: Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies Initiative, w skrócie BRAIN, najbardziej spektakularny projekt naukowy w czasie drugiej kadencji prezydenta.

Inicjatywa BRAIN, o początkowym funduszu na rok 2014 przekraczającym 100 mln dolarów, ma na celu rozwój technik rejestracji sygnałów z komórek mózgu w znacznie większej liczbie, a nawet z całych obszarów mózgu. BRAIN stanowi dopełnienie innych dużych projektów neurobiologicznych, prowadzonych poza Stanami Zjednoczonymi. Human Brain Project, finansowany przez Unię Europejską, to 10-letni projekt o budżecie wynoszącym 1,6 mld dolarów, którego celem jest stworzenie komputerowej symulacji całego mózgu. Ambitne projekty naukowe z dziedziny neurobiologii są także realizowane w Australii, Chinach, Japonii i Izraelu. Światowy konsensus, którego skutkiem są naciski na rozwój nauki o mózgu, przypomina inne powojenne inicjatywy naukowe: w zakresie energetyki jądrowej, broni jądrowej, badań kosmicznych, informatyki, alternatywnych źródeł energii i sekwencjonowania genomu. Teraz nadchodzi era badań mózgu.