Výskumné projekty Drahý sen o koncepcii mozgu - WELT
Ľudský mozog má miliardy neurónov a miliardy spojení. Ale to nie je jediný dôvod, prečo je tvorba mapy mozgu výzvou, ktorú netreba podceňovať
Zdroj: picture-alliance/Eibner-Presse
Mozog má byť zmapovaný v Spojených štátoch a dokonca znovu vytvorený v Európe. Nádej na výskumné projekty za niekoľko miliárd dolárov je veľká, ale aj kritika.
Oznámenie mohlo ľahko pochádzať z filmu sci-fi: Európski vedci sa rozhodli znovu vytvoriť ľudský mozog. Miliardy nervových buniek a miliardy prepojení by sa mali načítať do počítača - akoby sa to považovalo za samozrejmosť.
Projekt ľudského mozgu (HBP) je jedným z dvoch veľkých výskumných projektov, ktoré by Európska únia (EÚ) chcela podporiť „vlajkovou iniciatívou“. Na každý jednotlivý projekt sa má minúť miliarda eur.
Či však samotné peniaze stačia na to, aby projekt Human Brain bol v priebehu desiatich rokov úspešný, je stále predmetom búrlivej diskusie v rámci globálnej výskumnej komunity. Niektorí vedci tvrdia, že za projektom stojí viac fikcie ako vedy.
"Mozog je veľmi zložitý systém." Nie je také ľahké znovu vytvoriť, “hovorí napríklad Moritz Helmstädter z Neurobiologického ústavu Maxa Plancka v Mníchove. Neurovedec roky skúma myšací mozog a pracuje na vytvorení mapy jeho nespočetných obvodov.
Vypracovať mapu mozgu
Už len to je mamutia úloha. Za tri mesiace sa moderným mikroskopom v Max Planckovom inštitúte podarí zmapovať iba vzájomné prepojenie 10 000 buniek s celkovým počtom desiatich miliónov synapsií. Práca však ešte zďaleka nekončí: Vyhodnocovanie obrázkov trvá niekoľkonásobne viac.
Pretože ešte nie je potrebné vyvinúť výkonnejšie analytické metódy. Musíte si teda naplánovať niekoľko mesiacov práce, aby ste zmapovali okolo 10 000 nervových buniek. Myší mozog nemá iba niekoľko desiatok tisíc, ale 75 miliónov buniek.
A to je len mozog myši. Pretože ľudský mozog má podstatne viac nervových buniek, okolo 86 miliárd. Ani americká administratíva však nie je takýmito číslami zastrašovaná. Ohlásila začatie vlastného výskumného projektu, ktorý má mať podobné rozmery.
Vedci majú vytvoriť mapu všetkých nervových spojení v mozgu. Tento cieľ by mohol stáť americkú vládu toľko peňazí ako projekt Human Brain Project: Zúčastnení vedci sa domnievajú, že to bude stáť 300 miliónov dolárov ročne. Za desať rokov by Google Maps nervového systému mohli stáť okolo 3 miliárd dolárov.
Od lietať k človeku
Ani tieto obrovské sumy nemôžu znížiť nadšenie mnohých výskumníkov a politikov. Depresia, Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba - vďaka podrobnej mape mozgu by mali byť všetky tieto choroby v určitom okamihu liečiteľné. Ak sa však spýtate neurológa Parthy Mitry z Laboratória pre studený prístav v New Yorku v USA, mnohí navrhovatelia prehliadli podstatnú skutočnosť.
"Plánom bolo zmapovať nervový systém červov, múch a myší." Nikdy sme pôvodne nehovorili o ľudskom mozgu, “hovorí Mitra. Stále by neexistovali nijaké technické prostriedky na mapovanie ľudského mozgu.
Zobrazovacie procesy, ako je magnetická rezonančná tomografia, by mali príliš nízke rozlíšenie. A invazívne metódy, ako sú tie, ktoré sa používajú u laboratórnych zvierat, sú pre človeka jednoducho nemožné. "Vstúpiť elektródy do mozgu živého človeka jednoducho neexistuje," hovorí Mitra.
Veľké nádeje
Práca Katrin Amuntsovej na živých ľuďoch by bola takisto nepredstaviteľná. Skúma drobné kúsky mozgu pod elektrónovým mikroskopom. Neurológ vo Forschungszentrum Jülich prijíma nervové tkanivo od zosnulých darcov mozgu. V rámci Projektu ľudského mozgu má mapovať ľudský mozog.
„Za dva a pol roka vyvinieme na základe nášho JuBrain Atlasu„ HBP Atlas “s mnohými nástrojmi pre výskumných pracovníkov. Atlas mozgu má poskytovať informácie o architektúre buniek, ich spojeniach a látkach prenášajúcich informácie v každej oblasti mozgu, “hovorí Amunts.
Je si istá: Projekt Human Brain prinesie skvelé výsledky - aj keď ešte nie sú splnené niektoré technické požiadavky.
Technologické limity
Pretože súčasné technické možnosti nie sú v žiadnom prípade dostatočné na jednoduché obnovenie ľudského mozgu, aj keď mapa už bola hotová. Samotná napodobenina nervových spojení myši by obsahovala stokrát viac údajov, ako má v súčasnosti Google na svojich serveroch.
Ale to nie je všetko. Projekt Human Brain Project by nemal mapovať iba neuróny a ich spojenia, ale aj všetky látky prenášajúce signál a každý iónový kanál.
Táto herkulovská úloha nevystraší Amunts. „Máme veľmi konkrétne predstavy o tom, ako sa bude vyvíjať výkon počítača v priebehu nasledujúcich rokov. Ak technológia pokročí podľa očakávania, bude možné replikovať aj veľmi zložitý systém, ako je napríklad mozog, “hovorí Amunts.
Projekt genómu
Rozsah, v akom môže technický pokrok urýchliť výskum, bol už pôsobivo preukázaný. Rovnako ako európsky a americký projekt mozgu bol projekt ľudského genómu mamutí podnik. Preto sa často používa ako porovnanie.
V roku 1990 sa medzinárodný tím vedcov rozhodol pracovať na dekódovaní genómu. Za 15 rokov chceli analyzovať kompletnú ľudskú DNA, to bol hrubý rozvrh.
Značný pokrok dosiahnutý v sekvenčnej analýze však umožnil výskumníkom dokončiť svoj projekt už v roku 2003 - o dva roky skôr, ako bolo plánované.
Ťažké porovnanie
Z výsledku rýchlo profitovala nielen veda, ale aj priemysel. Analýzy genómu sa už dlho stali dôležitou ekonomickou témou. „Každý jeden dolár, ktorý bol investovaný do dešifrovania ľudského genómu, priniesol našej ekonomike 140 dolárov,“ uviedol americký prezident Barack Obama pri propagácii amerického výskumného projektu.
Mitra sa k populárnemu porovnaniu zdráha. USA ani európsky výskumný projekt nemožno porovnávať s projektom Human Genome Project.
„V tom čase existoval dobre premyslený cieľ výskumu: stanovenie ľudského genómu. V súčasných projektoch však chýba nielen presná definícia cieľov, ale aj zavedené metódy výskumu, “hovorí Mitra.
Napriek všetkej diskusii je aspoň jedna vec jasná: priaznivci dvoch veľkých mozgových projektov majú veľké plány. Koľko môžu dosiahnuť s kopou peňazí a elánom, sa uvidí až o pár rokov. Sen o dešifrovanom mozgu pravdepodobne zostane na dlhý čas viac fikciou ako vedou.