Мозг. Советы ученого, как по максимуму использовать самый совершенный в мире орган

Будущее нейробиологии представляется почти фантастическим, но важно понимать, на каком этапе ее развития мы находимся сегодня. Человеку еще очень многое предстоит узнать о мозге. Кажется, что каждый раз, когда мы, ученые, открываем что-то новое, возникает еще больше вопросов, бросающих вызов нашему представлению о работе мозга. Чтобы исследователь мог понять, как выглядит человеческий мозг со всеми его взаимосвязанными нейронами, аксонами, глиальными клетками, кровеносными сосудами и нейромедиаторами, ему сначала нужно составить точную карту, которая называется коннектом. Способ визуализации, который позволил бы увидеть мозг в трех измерениях и проследить связи между всеми нейронами, стал бы огромным шагом вперед, сопоставимым с картированием[40] генома человека или высадкой на Луну.

Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, на каждом из которых есть тысячи синапсов. Первая попытка точно картировать маленькую область мозга плодовой мушки привела к обозначению около 600 нейронов. Чтобы хотя бы приблизиться к человеческому мозгу, нужно изучить еще 146 миллионов таких же его участков. Для этого необходимо применить междисциплинарный подход, при котором исследовательские задачи свободно распределяются между учеными, инженерами, врачами и академиками. Он применяется гораздо реже, чем может показаться, но некоторые научно-исследовательские институты, в том числе Институт Аллена в Сиэтле, пытаются это изменить. Они охотно делятся своими картами мозга, чтобы помочь другим исследователям понять его устройство и ускорить прогресс в нейробиологии в целом. Однако сохраняется одна серьезная проблема: научные журналы требуют огромные суммы за прием материалов для публикации результатов исследований (тысячи долларов за одну статью), а затем назначают заоблачную цену на доступ к ней. Об этом стало широко известно, когда вышел меморандум Гарвардского университета, в котором объяснялось, как ежегодная подписка стоимостью $3,5 миллиона долларов наносит ущерб научному вкладу университета. В меморандуме был упомянут Elsevier, голландский издательский гигант с доходом $2,6 миллиарда долларов, но он лишь верхушка постоянно растущего айсберга.

Реакция некоторых издателей на пандемию COVID-19, пожалуй, вызывает наибольшее беспокойство, поскольку цены значительно выросли. Стоимость некоторых электронных книг (цифровых копий с относительно небольшими затратами на публикацию) для студентов возросла на 500 %. А их чтение часто входит в программу обучения в университете. Так, печатная версия одной из книг издательства McGraw Hill стоила £65,99, а электронная – £528.

Все это означает, что только самые богатые учреждения имеют доступ к новым научным исследованиям. К счастью, свет в конце туннеля есть. Индийское правительство обдумывает политику «одна нация – одна подписка», согласно которой Индия купит научные статьи и поделится ими с учеными страны. Это замечательная идея, которая, я надеюсь, воплотится в жизнь. К сожалению, в глобальном масштабе в науку проникла жадность, и если с ней не бороться, то мы никогда не сможем добиться большей кооперации между учеными.

Предположим, что жадных издателей больше не существует, и вернемся к плодовой мушке. В обработке зрительной информации в ее мозге участвуют около 60 тысяч нейронов. Представим, что мушка увидела сочное яблоко. В этот момент нейроны зрительной коры передают сигналы в другие области мозга, которые их интерпретируют и определяют, что перед мушкой именно яблоко. Оказывается, только 10 % из них отреагировали так, как ожидали ученые. Это означает, что 90 % активации мозга остаются за гранью нашего понимания, причем даже эти данные слишком оптимистичны. Ученые до сих пор не понимают, как мозг использует различные типы нейронов для решения задач. У нас есть идеи, и мы можем доказать некоторые концепции, но полная картина остается неизвестной. Представьте, что вы читаете книгу, в которой отсутствуют некоторые страницы. Если бы вы открыли сказку «Златовласка и три медведя» и прочитали только тот отрывок, в котором героиня съедает ледяную кашу и ложится спать, вы бы решили, что у девочки странные пищевые предпочтения и что она привыкла к арктическим условиям. Вам бы не хватило необходимого контекста.

Науке предстоит ответить на множество вопросов, если мы хотим оказаться в том будущем, которое себе представляем. Несмотря на препятствия на пути к публикации статей и кооперации между учеными, амбициозные биотехнологические компании, соревнующиеся за лидерство, сотрудничают с учеными, чтобы приблизить будущее мечты. Далее мы поговорим о многообещающих исследованиях, которые сегодня ведутся в лабораториях, и о том, как они повлияют на развитие нейробиологии.

Смешение науки с технологиями

Визуализация мозга