Новые карты мозга: достижения, возможности и ограничения современной науки

Введение в современные исследования мозга

Осенью европейский проект Human Brain Project (Проект человеческого мозга, HPB) и американская инициатива BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies — Исследования мозга с помощью передовых инновационных нейротехнологий) объявили о результатах своих усилий по созданию всеобъемлющего атласа мозга. Эти масштабные научные начинания открывают новую эпоху в понимании того, как устроен главный орган человека.

Европейский проект создал «самые подробные», интерактивные и общедоступные трехмерные модели мозга на сегодняшний день, с вариациями для людей, нечеловекообразных приматов, мышей и крыс. Модель отображает форму, расположение и изменчивость структур мозга, а также архитектуру нервных волокон и клеток, корковых и подкорковых слоев. В то время как финансируемая Национальными институтами здоровья США инициатива BRAIN еще не создала интерактивную модель человеческого мозга, она опубликовала 24 научные работы, подробно описывающие генетический состав более чем 3300 типов клеток мозга (и это число продолжает расти).

Цели и масштабы ведущих научных проектов

Инициатива BRAIN, о запуске которой объявил президент Барак Обама в 2013 году, ставила перед собой цель — создать революционную динамическую картину мозга, впервые показывающую, как отдельные клетки и сложные нейронные цепи взаимодействуют как во времени, так и в пространстве. Публикации проекта в ведущих научных журналах раскрывают детали достигнутых результатов. На данный момент эти статьи служат временной заменой создаваемому атласу мозга.

Цели Проекта человеческого мозга всегда носили более междисциплинарный характер: он внес свой вклад в глубокое понимание сложной структуры и функции человеческого мозга благодаря уникальному подходу на стыке нейронаук и технологий. В то время как атлас американской инициативы революционен в идентификации типов клеток и их функций, европейский проект действует более широко, моделируя мозговую активность, которая может дать представление о таких областях, как робототехника, искусственный интеллект, нейронные имплантаты и изучение сознания.

Впечатляющие результаты инициативы BRAIN

Результаты американской инициативы впечатляют. Более тысячи исследовательских проектов по всему миру, профинансированных Национальными институтами здоровья США, идентифицировали более 3300 типов клеток мозга. Совместно исследователи задокументировали полный генетический состав каждого типа клеток, определили, какие клетки активны в определенных системах мозга, и достигли лучшего понимания клеточных связей между структурами мозга с целью создания единого коннектома.

Конкретные знания обещают пролить свет на малоизученные патологии мозга, такие как:

• Болезнь Паркинсона
• Шизофрения
• Болезнь Альцгеймера

Достижения Проекта человеческого мозга (HPB)

Результаты европейского проекта также впечатляют, хотя и существенно отличаются. Более 500 исследователей из 155 институтов в 19 странах разработали свыше 160 новых цифровых инструментов, которые управляют данными, симулируют активность мозга и облегчают исследования. Многоуровневый атлас HPB захватывает информацию о вариативности мозга у разных субъектов и аккумулирует знания из различных нейронаучных источников как на микроскопическом, так и на макроскопическом уровнях.

«Основываясь на микроструктурных принципах, проект строит связи между пространствами отсылки на основе магнитно-резонансной томографии и микроскопической моделью BigBrain».

Сравнение подходов и методологий

Атлас HPB более доступен для немедленного использования, в то время как инициатива BRAIN обещает более глубокое долгосрочное понимание функции мозга на клеточном уровне. Замечательные исследования обоих проектов широко освещались в СМИ. Тем не менее, социальные последствия этих работ остаются менее понятными. Поскольку оба проекта развивались параллельно, идея о том, что они участвуют в «гонке» за объяснение человеческого мозга, была неизбежна, но она также является заблуждением, так как использовались совершенно разные методологии.

Понимание индивидуальности и нейроразнообразия

По определению, любой атлас мозга представляет собой обобщенный портрет так называемого нейротипичного мозга. Хотя проект атласа подчеркивает разнообразие типов клеток, он пока не обладает способностью рассказать нам о разнообразии людей и их разума. Атлас всегда остается незавершенным трудом, отражающим напряжение между пониманием мозга в целом и отдельного конкретного разума.

Генри Маркрам, швейцарский нейробиолог и содиректор Проекта человеческого мозга, с самого начала надеялся, что подобные проекты позволят понять различия между индивидуальными мозгами. Его личной мотивацией является его сын Кай, у которого диагностирован аутизм. Стремление понять, как устроен разум сына, толкает ученого к созданию детализированных симуляций.

Философские и социальные аспекты нейронауки

Цель Маркрама может звучать как научная фантастика, но ровно таковой казалась бы идея атласа мозга полвека назад. Его фантазия служит напоминанием о том, что оба проекта мотивированы философией и политикой в дополнение к науке и медицине. Философы используют термин «объяснительный разрыв» для обозначения пропасти между знанием о физическом мозге и способностью объяснить, как именно мозг позволяет нам думать, чувствовать и осознавать себя.

Адвокаты нейроразнообразия напоминают нам, что нет двух одинаковых мозгов, и что мы часто слишком быстро диагностируем особенности как расстройства. Ни один из проектов не воплощает полностью фантастические идеи о чтении мыслей, но они доказывают, что наука — это социальное предприятие.