Halvannet år inn i presidentskapet hans utfordret John F. Kennedy amerikanske forskere til å få amerikanere til månen innen slutten av tiåret. På sin nylige State of the Union-adresse antydet Barack Obama om hva som kan bli hans versjon av å strekke seg etter månen - han ville at forskere skulle løse hjernens mysterium.
Obamas oppdrag ville være et tyngre løft.
Han gikk ikke så mye i detalj, annet enn å sitere hjerneforskning som et fantastisk eksempel på hvordan regjeringen kan “investere i de beste ideene.” Men forrige uke fylte en historie i New York Times av John Markoff mange av feltene . Obamas storslåtte ambisjon er noe som kalles hjerneaktivitetskartet - det refereres allerede til ganske enkelt som BAM - og det vil kreve en massiv samarbeidsforskning som involverer nevrovitenskapsmenn, offentlige etater, private stiftelser og teknologiselskaper, med det virkelig skremmende målet å finne ut hvordan hjernen genererer faktisk tanker, minner og bevissthet.
Et svar for Alzheimers?
Det hvite hus forventes offisielt å avduke sin store plan allerede i neste måned som del av budsjettforslaget. Spekulasjonene er at det kan koste så mye som 3 milliarder dollar de neste 10 årene.
Nå kan det virke som et underlig tidspunkt å slå opp prosjekter med en prislapp på 300 millioner dollar i året, hva med den budsjett-hacking-sekwestrasjonen som forventes å starte senere denne uken. Derfor, selv om Obama var lett på detaljene, gjorde han et poeng av å sammenligne hjernekartleggingsoppdraget med Human Genome Project - et stort forskningsinitiativ finansiert av den føderale regjeringen for å kartlegge alle genene i humant DNA. Det kostet til slutt 3, 8 milliarder dollar, men det nådde målet to år tidlig, i 2003, og gjennom 2010 ga en konsekvensutredning 800 milliarder dollar til økonomien.
Ingen tvil om at BAM kan ha stor innvirkning på å hjelpe forskere til å forstå hva som skjer i hjernen for å forårsake depresjon eller schizofreni eller autisme. Og det kan absolutt være en lykke for farmasøytiske selskaper som har brukt milliarder, uten hell, for å finne en kur mot Alzheimers sykdom. Siden 1998 har det vært mer enn 100 mislykkede forsøk på å finne en behandling mot Alzheimers, som innen 2050 forventes å påvirke 115 millioner mennesker rundt om i verden.
Det handler om verktøyene
Det er klart det er mange medisinske grunner til å prøve å avdekke hjernen, men hva er realistisk sett utsiktene? Sikkert, hjerneskanninger har hjulpet forskere å se hvilke deler av hjernen som er mer aktive under forskjellige typer oppførsel, men det er et synspunkt på 30 000 fot. Den forteller dem ved siden av ingenting om hvordan individuelle hjerneceller overfører informasjon og enda mindre om hvordan nevrale nettverk forvandler det til oppførsel.
De siste årene har forskere gjort store skritt for å forstå hvordan hjernen er organisert gjennom Human Connectome-prosjektet, finansiert av National Institutes of Health. Men det er designet for å lage mer et statisk kart over nevrale forbindelser.
Det neste avgjørende trinnet er å kunne se i sanntid hvordan informasjon behandles gjennom disse forbindelsene og hvilke forskjellige nevroner som blir en del av prosessen. Eller som Harvard-biolog George Church, en av forskerne som foreslo BAM i et papir i fjor, har forklart det: "Vi vil ikke bare se ledningene, men også meldingene som går over ledningene."
Nøkkelen er hvor raskt teknologi kan utvikles som gjør at forskere kan følge en tankeprosess ved å registrere hvert enkelt av hvert tusen, og muligens millioner av nevroner som er involvert. Nåværende teknologi gjør dem i stand til å registrere aktiviteten til omtrent 100 nevroner om gangen, altfor liten skive av det nevrale nettverket til å forklare mye av noe. Men som Greg Miller bemerket i et fersk stykke på nettstedet Wired, er flere nyskapende biologiske eller nano-verktøy i verkene, inkludert et som kan “pakke hundretusener av nanotrådelektroder i fleksible ark som samsvarer med overflaten av hjernen og avlyttingen på nevroner med minimal vevsskade. ”
Er større egentlig bedre?
Mange nevrovitere vil bli begeistret hvis BAM blir finansiert. Men ikke alt. Noen har allerede påpekt at du virkelig ikke kan sammenligne det med Human Genome Project, og heller ikke oppdraget til månen, for den saks skyld. Begge disse bestrebelsene hadde klart definerbare mål, selv om de var veldig utfordrende. Men hvordan identifiserer du suksess for BAM? Ville det å kunne registrere aktiviteten til hundretusener av nevroner virkelig forklare hvordan tenking skjer? Ingen vet egentlig det.
Andre forskere er bekymret for at BAM, med sin høye profil, kan tømme dollar fra annen nevrovitenskapelig forskning. Noen forfattere har til og med løftet tankene om tankekontroll, særlig ett av myndighetene som vil være involvert er DARPA, Forsvarsdepartementets byrå som finansierer eksperimentell teknologi.
Gary Marcus, som skriver i The New Yorker, gjør at saken som BAM kan være mer effektiv hvis det ikke var så monolitisk. Han argumenterer for at det burde deles opp i fem mindre prosjekter, der hver og en fokuserer på et annet aspekt av hjernefunksjonen.
Men han advarer også om at hvis Kongressen ikke kan tjene penger til et større nevrovitenskapelig prosjekt, risikerer det at det ironisk nok blir en hjerneflukt. I januar forpliktet en gruppe europeiske land mer enn 1 milliard dollar til sin egen enorme nevrovitenskapelige innsats kalt Human Brain Project, som vil prøve å simulere alle prosessene til en hjerne i en datamaskin.
Skriver Marcus:
Enten det oppfyller det store målet eller ikke, vil det europeiske prosjektet helt sikkert føre til et betydelig antall mindre vitenskapelige fremskritt. Hvis USA ikke følger etter, mister vi ledelsen innen nevrovitenskap, og vil sannsynligvis sitte igjen i noen av de største spillendrende bransjene i horisonten, som kunstig intelligens på menneskelig nivå og direkte hjernecomputer grensesnitt - selv om begge feltene oppsto i USA. ”
Hjernetrim
Her er noen andre nylige funn fra hjerneforskning:
- Av mus og menn som ser mus: Forskere ved Stanford klarte å følge hjerneaktiviteten til mus i sanntid etter å ha snørt hjernen med lysstoffroteiner. De var i stand til å se hvilke deler av hjernen deres som glødet da de løp rundt i et bur.
- Betyr det at en fugl kan få en sang fast i hodet ?: Og et team av forskere ved Duke University fant ut at fugler som kan synge og etterligne lyder har gener i hjernen som kan slå av og på på måter som ligner menneskelige hjerner.
- Hun lyser opp en livmor: For første gang viste MR-er av utviklende menneskelige fostre kommunikasjonssignaler mellom forskjellige deler av hjernen. Forskere ved Wayne State University i Michigan håper forskningen deres vil føre til tidlige behandlinger mot autisme og ADHD.
- Men ingenting ennå om hvordan foten kommer i munnen: Forskere ved University of California, San Francisco, hadde kartlagt prosessen med å tale, og lagt ut det nevrale nettverket som får det til å skje, fra nervene som kontrollerer kjevene, leppene og tungen. til de som manipulerer strupehodet.
- Snakk om en proteinøkning: Det er en biologisk forklaring på hvorfor kvinner snakker mer enn menn. Studier har vist at kvinner snakker gjennomsnittlig 20 000 ord om dagen, mens menn i gjennomsnitt er rundt 7000. I følge en studie publisert i Journal of Neuroscience forrige uke, kan det skyldes at de har en tendens til å ha høyere nivåer av et protein i hjernen som har vært knyttet til verbal kommunikasjon.
Videobonus: En BBC-journalist får en omvisning i ledningene på sin egen hjerne.
Mer fra Smithsonian.com
En mer menneskelig kunstig hjerne
Hjernevitenskap: 10 studier som kommer inn i hodet ditt
