Hogyan segítheti az átlátszó hal az agy dekódolását?

A Fehér Ház Keleti Szobájának televíziós megjegyzésében 2013. április 2-án Obama elnök olyan nagy tudományos küldetést tett közzé, mint az Apollo program. A cél nem a világűr volt, hanem a határok, mint minden más, mint elbűvölő: az emberi agy. Obama arra késztette a nemzet „legképzeletesebb és leghatékonyabb kutatóit”, hogy valós időben térképezzék fel az élő ember agyában lévő mind a 100 milliárd idegsejt villogását, az idegi kozmoszba mélyen tartott út soha nem kísérelte meg ilyen finoman. Az agyon átcsapódó elektromos impulzusok panorámaképessége újfajta új megértésekhez vezethet, hogyan gondolkodunk, emlékszünk és tanulunk, és hogy az autizmustól az Alzheimer-betegségig terjedő képességek újból vezetik mentális áramkörünket. "Nemcsak milliók életét javíthatjuk - mondta az elnök -, hanem milliárd embernek is ezen a bolygón."

Ebből a történetből

Az agy jövője

megvesz

kapcsolodo tartalom

• Sokkhullámok veszélyes buborékokat hozhatnak létre az agyban
• Több tudat összekapcsolása segíthet a sérült agyok gyógyulásában

A következõ hónapban, a Fehér Háztól hat mérföldnyire egy harvardi professzor, Florian Engert nevû megragadta a mikrofont, és a nemzet legfontosabb idegtudósok elõtt nyilvánvalóan Obama erõfeszítéseit hiábavalónak nyilvánította. „Megvannak ezek az adatok” - mondta Engert, aki egy professzionális blézerrel és kardigánnal teli szobában olyan izompólót viselt, amely bőséges kilátást nyújtott a duzzadó bicepszére. „Felfedeztük, hogy valójában nem annyira hasznosak.” („Úgy gondolom, hogy az agyi képalkotás csak egy bikacsokor van ----” - írta ezt később nekem.) A többi kutatónak Úgy hangzott, mint áruló.

Engert, aki 48 éves, gyakorlatilag az első ember volt a bolygón, aki megfigyelte az agyát Obama elképzelése szerint falról falra. Ő és kollégái sci-fi-méltó kísérlettel végezték el, amely minden agyi aktivitást egy átlátszó baba-zebrahalban rögzített - egy mérföldkő, amelyet csak egy évvel korábban publikáltak a Nature sátoros tudományos folyóiratban. Engert arra utalása, hogy az elnök agyi küldetése meghaladja, kissé hasonlított John Glenn visszatérésére a pályára, és azt mondta JFK-nek, hogy ne zavarjanak egy holdi leszálláskor.

„Ügyvédnek kell lennie” - mondja Miyoung Chun, a molekuláris genetikus és a Kavli Alapítvány ügyvezetője, az idegtudományi kutatás egyik vezető támogatója. "Sok más idegtudományi szakember azt ünnepli, amit képes volt elérni, de ő maga állítja le."

Engert azonban megpróbált rámutatni: véleménye szerint az egész agy felvétele nem feltétlenül a legjobb út az új felfedezésekhez a fülünk közötti három test testtel kapcsolatban. „Megtalálhatja a mintákat, szekvenciákat, klasztereket, összefüggéseket és a blips területeket. És akkor mi van? - mondta nekem. Nagyon sok adat, sok megértés nélkül.

A Fehér Ház - és sok tudós - túl sok reményt adott rá - gondolta Engert, az agy megértésének túl szűk ötletére. Kritikájában a tét nemcsak a módszerekre vonatkozik, hanem az idegtudomány legfontosabb céljaira is. Mennyit várhatnánk arra, hogy életünk során megértsük az olyan jelenségeket, mint a memória, az alvás és a tudat? Milyen legyen a mező legmagasabb hívása? Vajon a betegség gyógyítására van-e szükség, vagy ugyanolyan érdemes-e más vizsgálati vonal is?

Engert örömmel veszi az ellentmondásokat, különösen, amikor a központjában van. Ez egy akadémikus számára veszélyes játék, de a tudomány megment. Szeptember májusában az Obama adminisztráció odaítélte neki az új agymi misszió egyik legnagyobb támogatását, és azzal a fáradsággal vezérelte őt, hogy nem tudja abbahagyni a megszólaltatást.

**********

Agysejtek ezreinek, ha nem is millióinak kell beszélniük egymással, hogy egy ember elvégezhesse még a legalapvetőbb feladatot is, mint például egy pohár víz emelése. A sejtek üzeneteket cserélnek elektromos impulzusok formájában, amelyek milliszekundum sebességgel futnak az agy minden régióját átfogó szálak hálózata mentén. Szinte minden pillanatban, vagyis az agy pekingi telefonja van Helsinkijéhez, ahol La Paz és Kampala találkoznak a konferencián. Úgy gondolják, hogy ezek a tevékenységi körök alátámasztják az agy néhány legnagyobb rejtélyét: hogyan tárolhatjuk és emlékeztethetjük az emlékeket; hogyan érezzük az érzelmeket; hogyan kódolják az idegsejtek az érzékeink adatait, és hogyan építik fel ezeket az adatokat a viselkedés összehangolására; hogyan változnak ezek az áramkörök pszichiátriai és neurológiai betegekben.

Egészen a közelmúltig a tudósok egyszerre csak néhány száz neuront tudtak felvenni, még laboratóriumi állatokban is. Megtették azáltal, hogy elektródokat süllyesztettek az egyes cellákba. De minél több cellát próbál meg követni egyszerre, annál nagyobb az esélye, hogy megöli az állatot vagy rövidre zárja az elektronikáját. A biztos, funkcionális MRI készülékek az egész agyat ábrázolják, de a vér oxigénszintjét követik, nem pedig az elektromos aktivitást, és a felbontás túlságosan durva a sejtszintű áramkörök vizsgálatához. Ezért engert a szempilla méretű baba-zebrahalról szóló 2012. évi Nature -papíre egy fröccsenő bálnával. Csapata megtalálta a módját egy állat teljes agyának rögzítésére fMRI söpöréssel és az elektródák sejt-sejt-pontossággal.

A zebrahal édesvízi minnok, amelyek őshonos olyan patakok számára, amelyek a Gangesz mentén, Indiában és Bangladesben rizsföldeken keresztül burbonnak. Nyugaton a kék és arany csíkos halak jobban ismertek, mint az alapvető induló akvárium fajok. Az 1970-es években a tudósok ezekben a szembetűnő lényekben láthatták a következő nagy laboratóriumi állat képeit. A Zebrafish gyors fajta, kevés költségű és könnyen kezelhető génekkel rendelkezik. És életük első néhány napján a zebrahal, az agytól a farokig átlátható. A tudósok később rájöttek, hogy a csecsemő-zebrahal gondolatát elolvashatják: csak nézni kell.

Sok éves próbálkozás és hiba után Engert és laboratóriumi tagjai vad kísérletet indítottak. Engert „Fish in The Mátrixban” elnevezte azt a sci-fi film-trilógiát, amely olyan emberekről szól, akik úgy gondolják, hogy rendes életet élnek, de valójában hüvelybe vannak zárva, és az agyukat egy virtuális-valósággépekhez vezetik. A kísérlet célja egy alapvető kérdés volt: Mi történik a baba-zebrahal agyában, amikor megtanulják?

Eleinte nem volt világos, hogy bárki bármit megtaníthat a csecsemőnek. Engert és munkatársai évek óta próbáltak tartós változásokat kiváltani a viselkedésben azáltal, hogy enyhe sokkot adtak a halaknak, vagy alkohollal vagy kokainnal jutalmazták őket, mindezt hiába. Az ösztön szerint azonban a zebrahal úszik egy áram ellen, egy reflex, amely megakadályozza őket abban, hogy megmossák a rizshántolatást, vagy ami még rosszabb, a tenger felé. Mi lenne, ha a tudósok arra késztetnék a halakat, hogy azt gondolják, hogy ez a vezetékes reflex nem működik megfelelően? Megtanulnák a halak alkalmazkodni?

A kutatók genetikailag megtervezett zebrahal sorozatot kapták, amelynek idegei zölden villognak, amikor tüzet okoznak; a sejtek fluoreszkáló festéket állítanak elő, amely világosabbá válik kalcium-ionok jelenlétében, amelyek beáramolnak, amikor a sejt éget. A halaknak mozdulatlannak kellett lenniük, így a zöld villanások nem elmosódnak mikroszkóp alatt, és továbbra is a szabadság illúziójával rendelkeznek.

Engert és posztdokumentumai közül kettő, Misha Ahrens és Ruben Portugues kígyóméreg toxinnal megbénította a halat, és vízben szuszpendálta egy tiszta Petri-csészében. A patakban történő úszás vizuális élményének utánozására a Petri-csésze alá vetített képernyőt állítottak fel, és mozgó rudakat jelenítettek meg. Az elektródoktól a halak farkában lévő idegekig, a kutatók megérezték, amit az agy utasít a faroknak, jóllehet maga a farok nem tudott mozogni. Egy számítógép lelassította a rudakat, amikor a halak pislogtak, vagy úgy gondolták, hogy pislognak a farkukon, így látványos dolog lesz, hogy sikeresen tartja a helyét a mozgó vízben.

Aztán jött az agymosás. Amikor a halak „úsztak”, a kutatók túlságosan lelassították a rudakat vagy megfordították az irányt, azzal a céllal, hogy az állat azt gondolja, hogy a farka szuper-erős lett. Vagy túlságosan lassan tette a rudakat, és megduplázta a halat, hogy azt gondolják, hogy a farka rendellenesen gyenge. Mindegyik esetben a halak kompenzáltak, vagy csökkentették a farok ráncolását, vagy növelték őket: bármi is eltartott, amíg a virtuális patakba helyezték. A zebrafish nemcsak azután, hogy a zebrafish újrakalibrálta a farokcsapdájukat, később eszébe jutottak, hogy meg is tették: Megtanultak. Amikor a tudósok tíz másodperces szünetet adtak a halaknak, majd visszatértek a rúd sebességére a reális helyzetbe, a halak kezdetben a farkukba csavarták, mintha még mindig túl erősek vagy túl gyengék.

(Samuel Velasco / 5W infographics) (Samuel Velasco / 5W infographics) A zebrafish agy úszás közben (Florian Engert) A zebrafish agy önmagában a vizuális stimuláció során (Florian Engert) A zebrahal az 1970-es évek óta népszerű a fejlődő biológusok körében. A halak hetente 100-200 tojást tojnak, amelyek az itt bemutatott méret ötvenötödének lárvává nőnek. (Adam Parslow / Heath Laboratory, Walter és Eliza Hall Orvosi Kutatóintézet)

A halak 100 000 idegsejtjéről készített, nagy teljesítményű mikroszkópon keresztül felvett videók a csillogó zöld mezőket mutatják, amelyek pislognak a látással, mozgással és tanulással kapcsolatos területeken. Különösen érdekes volt az agysejtek olyan csoportja, amelyeknek nem volt egyértelmű kapcsolat a látással vagy a mozgással, és csak akkor villogtak, amikor a halak rájöttek, hogy farkuk a vártnál gyengébb vagy erősebb. Engert elmélete szerint ezek a cellák szerepet játszottak a „meglepetésben” vagy a „hiba észlelésében”.

A csapat lapja számos áttörést jelentett, ám az agyszerte történő felvétel technikai csodája vetette a legnagyobb figyelmet. A tudósok még soha nem vizsgálták meg az aktivitást az élő állatok összes neuronjában. „A technológia volt a kísérlet elvégzéséhez, de senki sem tette hozzá” - mondta nekem Joseph Fetcho, a Cornell professzor, aki a zebrafish idegtudomány sok előrelépését elősegítette. - Csak Florian volt elég diós. Ez az egész egészének, a „Menj nagyra vagy menj haza” megközelítése az élethez. ”

**********

Amikor megjelentem az Engert laboratóriumában, a Harvard BioLabs épületének második emeletén, ő üdvözölt és azt mondta: „Megmutatlak valami igazán vicceset.” Kihúzott az épületből, és lefelé egy aszfaltúton az oldalra a Harvard isteni iskola ajtaja. Az ajtókereten egy laminált kártya azt mondta: „Tilos a dohányzás az épület bejáratának 25 lábán belül”. De maga az ajtó egy másik jelzést adott: „Nem egy bejárat”.

Figyelt az arcomra, hogy megbizonyosodjon arról, hogy regisztráltam-e, hogyan lehet ésszerűen olvasni a második jelet az első megsemmisítésére. Aztán megkönnyebbülten, magas hangon nevetett. Amikor megkérdeztem, hogy tudok-e fényképezni, ő lelkesen hozzájárult hozzá, ügyelve arra, hogy mindkét jel még mindig látható legyen. Aztán felgyújtott egy American Spirit cigarettát, füstöt fújt az Istenség terem erejénél, és a kamera felé mutatta a legjobb rossz fiú mosolyát.

Engert miniatűrben az egyik kedvenc nyilvános személyét állította elő: a szokásos komédia gereblye, az elbűvölő, akinek a viselkedése végül annyira ártalmatlan, hogy végül csak vádlói bolondnak tűnnek. Azok a történetek, amelyeket szereti elmondani magáról, mind szűk meneküléseket vonnak maguk után a különféle fussbudget vagy prude fajtáktól. A megszentelt hírnevével, a nagy egókkal és a tweedies divatkövetelményekkel rendelkező Harvard különösen hatékony fóliát kínál neki. Amikor a kollégák panaszkodtak, hogy korcsolyázik a BioLabs épületben, a karbantartó személyzet feltette a „No Rollerblading” táblákat. Azután jöttek le, miután hivatali ideje megjelent.

Én egy délután észrevettem, hogy Engert íróasztala mögött egy fával kezelt bőrkorbács van, és amikor megkérdeztem, hogy mit csinál ott, megragadta, a lábához rugózta és felszabadította a fülrepülő repedést, amely pár megrémült grad hallgatót indított ki az ülésből. „Látja, hogyan reagálnak, hogyan hirtelen gyorsabban működnek?” Viccelődött. Valójában valaki ironikusan adta neki. Engert az a nagyon hosszú póráz, amelyet a laboratóriumi tagoknak ad. Úgy véli, hogy a legeredményesebb tudomány olyan környezetben jön létre, amelyben a ragyogó független gondolkodók szabadon hagyják szabadon cselekedni legszebb ötleteiket, még akkor is, ha kudarcot vallnak.

Adam Kampff, az egyetemi asztrofizika őrnagy, 2002-ben mérlegelni kívánta az idegtudományi váltást, amikor Engert egy Harvardi hitelkártyát adott neki, és azt mondta neki, hogy a laboratóriumba két fotonos mikroszkópot építsen, lézerek és tükrök kontracepciójára, amelynek összeállításához magnum a műszaki ügyesség. A mikroszkópok, amelyek egy ponton két infravörös fényt bocsátanak ki, értékelik a fluoreszcensen festett sejtek tiszta képeit, mint például azok, amelyek zölden villognak a géntechnológiával módosított zebrákban.

Engert ezután Berkeleybe járt, ahol éppen posztdoktori ösztöndíjat fejezett be, így visszajuthatott a Honda Shadow motoros motoros terepjárójára Cambridge-be.

"Amíg távol volt, azt hiszem, körülbelül 300 000 dollárt költöttem" - mondta Kampff. „Visszatekintve, visszamegy:„ Várj, ez őrült ”.” Mondta Kampff, aki PhD-re és Engerttel posztdokumentumra töltött, és most a laboratóriumi igazgatóként működik a Sainsbury Wellcome Centerben, a University College London idegtudományi kutatóintézetében. "De ez volt a legjobb dolog, ami velem valaha történt."

A 2009-es nyilvános beszélgetés során, amelyet Engert a hivatali ajánlatának részeként bocsátott ki, egy kolléga azt tanácsolta neki, hogy hagyja ki az izompólót és öltözzön fel. Engert megtette - lederhosenben. Amikor a bőr színű rövidnadrágot és térd-zoknit vett a színpadra, megbizonyosodott a csomagolt előadóteremről, hogy a látszattal ellentétben kolléga tanácsát a szívébe vette. "Ez a bajor törzsek hivatalos öltözködése" - mondta Engert, miközben a szoba nevetéssel elárasztotta -, és ez a közönség legnagyobb tiszteletének jele. "

**********

Florian egykor egy csendes, képregényes házimozgó volt - mondja húga, Katharina. A kettő München Schwabing kerületében nőtt fel, egy cseh enklávéban, amelyet a közeli egyetemek hallgatói animáltak. Apjuk pékség volt, aki egy helyi jégkrémláncot alapított, és édesanyjuk eladta a család fodrászatát a gyermekek nevelésére. Varázslatként mind az Engert Ice zászlóshajó felett éltek. A gyerekek mindig körbejöttek, de „soha nem tudhatta, hogy a jégkrém miatt barátok-e vagy mert kedveltek téged” - mondja Katharina, a müncheni elsődleges egészségügyi orvos.

Amikor Engert középiskolába járt, apjuk, aggódva az angol osztályai miatt, Londonba küldte egyéves nyelvtanulásra. Engert extrém és magabiztos volt. Hamarosan a saját stílusú hidegháborús nihilisták tömegében találta magát, akik azt hitték, hogy egy pillanatra élnek, mert egy nukleáris katasztrófa alkalmas volt az emberi faj megsemmisítésére, még mielőtt bármelyikük eléri a 30-at.

Az univerzum eredetével kapcsolatos nagy kérdések izgatották Engertet, és úgy tűnt, hogy a fizika megválaszolja a kérdést. A müncheni Ludwig Maximilians Egyetemen töltött idősebb korában azonban a mező két pillére - az elemi részecskék és az asztrofizika - úgy érezte, hogy „túl távol van a mindennapi élettől” - mondta. Családja szomszédjában lévő szomszédja agykutató volt, és Engertnek azt mondta, hogy az idegtudománynak fizikusokra van szüksége, hogy a terep jövője új eszközök kidolgozásán múlik, amelyek az agyba vonulnak.

Végzős hallgatóként és posztdoktori kutatóként a müncheni Max Planck Neurobiológiai Intézetnél és a Kaliforniai Egyetemen Engert felszerelést hajtott végre a fontos felfedezésekhez annak érdekében, hogy a patkányok és az ebioszlopok idegsejtjei miként változnak a látás és az elektromos stimuláció hatására - a tanulás szempontjából kritikusnak tartott változások és a memória. Két évet egy egyedi, két fotonos mikroszkóp tervezésével töltötte, amelynek lézere, ha helytelenül kezelik, elhúzza a retinát. Engert egy tipikus mozdulattal a falhoz ragasztotta a laboratóriumi védőszemüveget, és följebb helyezte egy feliratát, amely azt mondta: „Csak Wimps számára.”

Az üzleti és örömteli zsonglőr számára nyújtott ajándéka hozzájárult a belső megjegyzéshez. 2002-ben Mu-ming Poo, akinek a laboratóriumában Engert posztdoktorként dolgozott, levelet írt, amely a laboratóriumi tagok lustaságát szorongatta. „Lehet néhány ritka szerencsés fickó, mint például Florian, akik ... egy ideig élvezhetik az életet, és mégis kaphatnak állásajánlatot Harvardtól” - írta Poo. "Senki másnak a laboratóriumban nincs Florian luxusa, hogy körbejáratjon."

**********

A Fehér Ház elindította idegtudományi misszióját, a BRAIN Initiative néven ismert (agykutatásnak az innovatív neurológiai technológiák fejlesztése révén), 100 millió dolláros kéréssel a kongresszushoz. A Nemzeti Egészségügyi Intézetek tavaly ősszel 46 millió dollár BRAIN-támogatást ítéltek oda, és az olyan ügynökségek, mint a Nemzeti Tudományos Alapítvány, a Védelmi Fejlesztési Kutatási Projektek Ügynöksége és az Élelmiszer- és Gyógyszerügynökség támogatják a kezdeményezés céljainak megfelelő kutatást. A magánszektorban olyan vállalatok, mint a Google, a GE és a GlaxoSmithKline, több mint 30 millió dollárt költöttek a misszióra.

Az erőfeszítésben részt vevő tudósok lépcsőzetes megközelítést látnak el, amely a kerekférgektől (300 neuron), a csecsemőzsírféléktől és a gyümölcslegyekig (mindegyik 100 000) az egerekig (75 millió) és a majmokig (a makákó esetében 6 milliárd) megy végbe, mielőtt az ember Himalája fölé kerül. agy (közel 100 milliárd). Bizonyos értelemben a kezdeményezés most mindegyik fronton folytatódik egyszerre. A tudósok az emberi agy egyes részeit vizsgálják, miközben holisztikusabb megközelítést alkalmaznak a laboratóriumi állatokban. És sokféle eszközzel - lézerekkel, ultravékony szondákkal, kémiai címkékkel, high-tech ultrahanggal, fény aktivált molekulákkal, új generációs fMRI-kkel és PET szkennerekkel - kísérleteznek azzal a reménytel, hogy nagyfelbontású felvételt készítenek a mély belső át nem átlátszó agyból.

Chun, aki segítette a Fehér Ház meggyőzését a BRAIN kezdeményezés elindításában, a zebrahal munkáját egy expressz lifttel hasonlította össze. "Még mindig az első emeleten voltunk, és próbáltunk bejutni a második emeletre" - mondja. - Aztán a semmiből a tizedik emeletre mentünk.

Engert újságának - és a következõ évben - Misha Ahrens úrnak, aki drámaian gyorsabbá tette a zebrahal-gondolkodásmódot - írta, hogy „Úgy gondoltuk, oké, ez a kezdeményezés lehetséges” - mondta Chun. "A hit ugrása óriási volt."

Az emberi betegséghez kapcsolódó gének körülbelül 80% -ának van megfelelője a zebrahalban. (Dr. Dominik Paquet / A Rockefeller Egyetem) A legújabb agyi feltérképezésben a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatói állandóan megjelölik az idegsejtek (bíborvörös) szabadon úszó zebrahalban való égetését. (Eric Schreiter, HHMI / Janelia kutatási kampusz) A zebrahal agyának ez a nézete a University College London munkatársainak olyan régióit mutatja, ahol az idegsejtek találkoznak (bíborvörös) és az axonkötegek (zöld). (Tom Hawkins és Kate Turner az UCL Wilson laboratóriumában a Zebrafishbrain.org részeként)

Arra számít, hogy az emberi egészség, az epilepsziához hasonló betegségek kifizetése mindössze öt év alatt megtörténhet. A kevésbé érthető betegségek kezelése - a Parkinson-kór és az Alzheimer-kórtól az autizmusig, a skizofrénáig és a poszt-traumatikus stressz rendellenességig - tovább esik, de alig elérhető. Az egészséges emberek sejtjeinkénti agyainak és az idegrendszeri rendellenességekkel való összehasonlításával a tudósok képesek lehetnek olyan áramkörök izolálására, amelyek lebontása a betegséget megelőzi. Ezek a felfedezések ösztönözhetik az új gyógyszerek és terápiák kifejlesztését. A gerinces zebrahal, amelynek agya hasonló a miénkhez, már az élen jár. Ezeket gyógyszerek tesztelésére és a szorongás, alvás és alkoholfogyasztás neurobiológiájának tanulmányozására használják.

Engert mindazonáltal örömmel hagyja el ezeket a törekvéseket más tudósok számára. Azt mondja, hogy soha nem kezdte el az agy minden sejtjének aktivitását. Ez csak egy kiegészítő volt a „Mátrix” kísérlethez - egy sáv, hogy elhallgattassuk azt a vitát, hogy ilyen felvétel lehetséges-e. Kérdések vezetnek nyilvánvaló alkalmazások nélkül: Hogyan reagál a zebrahal bizonyos ingerekre? Mely idegi körök tüzet okoznak, ha a halak úsznak, vadásznak vagy ragadozókat menekülnek? Milyen kísérletek kínálják a legjobban a zebrahal-tanulást?

Azt akarja, hogy a közönség és a politikusok ugyanazon okokból értékeljék az idegtudományt, mint a Hubble Űrtávcső, a Nagy Hadron ütköző vagy a Mars rover. Ezek egyike sem érinti közvetlenül a mindennapi életet, de finanszírozásra kerülnek, mert szépség van az univerzum rejtélyeinek feltárásában. Úgy véli, hogy a küldetés visszaszorul, ha a BRAIN kezdeményezés túltermelésre kerül. „A probléma - mondja - az az, hogy ha nem oldjuk meg az Alzheimer-kór és a Parkinson-kórokat, akkor úgy tűnik, hogy kudarcot vallottunk a kinevezett feladatainkon, és az emberek elveszik a pénzt, és azt mondják:„ Szép próbálkozás, nem szivar. ”

Ami a munka által felvetett filozófiai kérdéseket illeti: hogy az agy tanulmányozása megtanít-e nekünk valamit az emberi tudat természetéről vagy a lélek gondolatáról; vajon a tudomány egy napon az algoritmikus kód hideg kalkulusává csökkenti-e emberiségünk dolgait - ő agnosztikus.

Egy este találkoztunk a fényes lila házban, ahol Polina Kehayova, a Boston Symphony szopránként holdfényben lévő drogkutatóval és 6 éves lányukkal élnek. A lencsepörkölés során Engert emlékeztetett valamit, amelyet Noam Chomsky, az MIT nyelvésze egyszer mondta: „Ha nem tudjuk megmagyarázni, miért dönt a csótány balra fordulni, akkor hogyan magyarázhatjuk meg, hogy miért dönt az ember valamit?”

"Még a legalacsonyabb rovar is látványosan jól adaptált eszköz, amely bonyolultabb és érdekesebb, mint bármelyik számítógép" - mondta. - Úgy értem, nem szeretné tudni, hogy működik az agya?

Néhány napos Engerttel való kapcsolat után előrelépést tettem az agyának működésében. Célja, kiderül, nem olyan kínos, hogy illeszkedjen a BRAIN kezdeményezéshez, amellyel időnként azt állítja, még ha motivációi is különböznek is. Az agy minden villogó idegképének élő képei óriási energiát hordozhatnak, mondja, ha a tudósok látnák is a vezetékeket: a vékony szálakat, amelyek mentén az idegsejtek jeleket küldenek. Akkor tudnád, hogy bizonyos idegsejtek beszélnek-e egymással - és talán mit is mondtak.

Egy délután az egyetemen az egyik Engert osztályos hallgató, Mariela Petkova az udvaron átment a Jeff Lichtman, a molekuláris és sejtbiológia professzorának laboratóriumához. Egy ablakon kívüli helyiségben az egész zebrahal agyát gyantával megkeményítették, és egy gyémántkéssel 30.000 szuper vékony szeletekre vágták. A pásztázó elektronmikroszkópok mindegyik szeletet ábrázolják, és nyolc hallgató és több önkéntes - köztük a Petkova anyja is - a bolgár interneten keresztül nyomon követi az idegi „vezetékeket” szeletről szeletre. Egy másik professzor, Constance Cepko további nyomon követést fog végezni, figyelemmel kíséri a fluoreszcens vírusok terjedését az agyban. Amint a kapcsolási rajz elkészült, Engert ráteszi a villogó idegsejtek térképét. Ezután Haim Sompolinsky, egy elmélet elemzi az idegi forgalom áramlását a vezetékeken, elveket keresve, amelyek összekapcsolják ezeket a forgalmi mintákat a halak sajátos viselkedésével.

Amikor Engert elvégzi azt a munkát, amely szerint 20 évig tarthat, nem lesz semmi több vagy kevésbé dicsőséges, mint egy „virtuális hal”: olyan szoftver, amely utánozza a zebrahal agy teljes működését. A tudósok bármilyen érzékszervi bemenetet - vízhőmérsékletet, fénymintát, a közeli ragadozó vagy ragadozó útját - tárcsázhatják, és a szoftver algoritmusai nemcsak azt mutatnák, hogy egy igazi hal reagáljon, hanem azt is, ami az agyában történt, milliszekundum alatt ezredmásodperc és cellánként, mielőtt megtette.

Lényegében kitalálja, hogy a zebrafish miért fordul balra.

**********

A pénteki reggelek az Engert laboratóriumában az egyetlen szerkezeti feljegyzést hozják: a heti mindenképes találkozót, ahol 20 osztályos hallgató és posztdokumentum ismerteti egymással kutatásaikat. December közepén, pénteken, amikor körül voltam, Engert cipzárral becsúszott a korcsolyára, és pólót viselt Snoopy képével, amely hajlamos a bicepszre, és a „Welcome to the Gun Show” felirattal.

A professzor leült az asztal elejére, és fel-le ugrott a pneumatikus székre, mint egy gyerek, aki a szülõ asztalán járkált. - Hát - mondta. "Úgy érzem, felelős vagyok."

De ugyanolyan gyorsan lecsúszott a székről és a szoba sarkába, ahol a közönség által ritkábban látott szerepet vállalta: kutatói számára a csendes és türelmes pompomlány, az off-trail felfedezők feladatát látja el felszereléssel, majd feladások - hívja, amikor csak tudsz! - az elme csillagmezőin.

A fiatal férfiak és nők felváltva kattintottak a legújabb zebrahal-művek diáira: Itt vannak a neuronok, amelyek villognak, amikor a halak enyhe sokkot kapnak. Itt a látás hazamegy az agyával, hogy becsülje meg a mozgást. Itt egy nagy sebességű kamera egy fejjel lefelé megmunkáló marógépen, egy új eszköz, amely hamarosan lehetővé teszi, hogy a laboratóriumi tagok nyomon kövessék az agyi tevékenységeket a szabadon úszó halakban.

Engert feltett néhány szelíd kérdést, de leginkább bátorítást kapott: „Csodálatos!” „Nagyon kedves - a vadállat akcióban!” „Nézd csak! Az érzékelés, a megismerés és a tudat itt. A hal lelke!

Az egyik osztályos hallgató rámutatott, hogy az Engert lábánál fekvő soros korcsolyák különböző színűek és színűek. Engert lehúzta a korcsolyát, hogy felfedje a zoknit - egyik lábán szürke, a másiknál ​​fekete. Aztán levette a zoknit. Bal oldali lábánál a nagy köröm pirosra volt festett, a többiek lila. Jobb lábánál a nagy köröm lila volt, a többiek pedig piros. Amikor lánya kimerítette anyja lábujjait egy nemrégiben végzett körömlakk-kísérletben, apja felajánlotta az apját.