Hvordan en gennemsigtig fisk kan hjælpe med at afkode hjernen

I tv-udsendte bemærkninger fra Østrummet i Det Hvide Hus den 2. april 2013 afslørede præsident Obama en videnskabelig mission lige så stor som Apollo-programmet. Målet var ikke det ydre rum, men en grænse lige så fortryllende: den menneskelige hjerne. Obama udfordrede landets "mest fantasifulde og effektive forskere" til i kort tid at kortlægge flimringen af ​​alle 100 milliarder nerveceller i hjernen til en levende person, en rejse dybt ind i det neurale kosmos aldrig forsøgt på en så fin skala. En panoramisk udsigt over elektriske impulser, der fløjler over hjernen, kan føre til større nye forståelser af, hvordan vi tænker, husker og lærer, og hvordan sygdom fra autisme til Alzheimers rewire vores mentale kredsløb. "Vi har en chance for at forbedre livene for ikke kun millioner, " sagde præsidenten, "men milliarder af mennesker på denne planet."

Fra denne historie

Hjernens fremtid

Købe

Relateret indhold

• Stødbølger kan skabe farlige bobler i hjernen
• At knytte flere sind kan hjælpe beskadigede hjerner med at heles

Den næste måned, seks miles fra Det Hvide Hus, greb en Harvard-professor ved navn Florian Engert en mikrofon og, foran nationens øverste neurovidenskabsfolk, erklærede Obamas indsats i det væsentlige meningsløs. ”Vi har disse data nu, ” sagde Engert, der i et rum fuldt af professorale blazere og cardigans var iført en muskelskjorte, der gav rigelig udsigt over hans svulmende biceps. ”Vi opdagede, at de faktisk ikke er så nyttige.” (”Jeg synes, at helhjerneafbildning kun er en masse tyr ----”, er det, som han udtrykte det for mig senere.) Til de andre forskere skal han har lød som en forræder.

Engert, som er 48, var dybest set den første person på planeten, der observerede en hjerne på den væg til væg, som Obama forestillede sig. Han og hans kolleger havde gjort det med et sci-fi-værdigt eksperiment, der registrerede enhver blæse af hjerneaktivitet i en gennemsigtig baby zebrafisk, et vartegn, der blev offentliggjort lige et år tidligere i det videnskabelige tidsskrift Nature . For Engert at antyde, at præsidentens hjerneopgave var køje, var lidt som John Glenn, der vendte tilbage fra bane og bad JFK ikke gider med en månelanding.

”Han burde være en talsmand, ” siger Miyoung Chun, en molekylærgenetiker og direktør ved Kavli Foundation, en førende støtte for neurovidenskabelig forskning. ”Mange andre neurovidenskabsmænd fejrer, hvad han var i stand til at udrette, men selv lukker han det ned.”

Men Engert forsøgte at gøre et punkt: Optagelse af helhjerner er efter hans opfattelse ikke nødvendigvis den bedste vej til nye opdagelser om de tre kilo kød mellem vores ører. ”Du kan finde mønstre, sekvenser, klynger, korrelationer og blipsområder. Og hvad så? ”Fortalte han mig. Det er en masse data uden megen forståelse.

Det Hvide Hus - og mange forskere - fik for mange forhåbninger, tænkte Engert, på en for snæver idé om, hvordan man kunne forstå hjernen. Hans kritik står på spil ikke kun om metoder, men om selve målene for neurovidenskab. Hvor meget skal vi forvente at forstå i vores levetid om fænomener som hukommelse, søvn og bevidsthed? Hvad skal feltets højeste opkald være? Bør det være helbredelse mod sygdom, eller er andre undersøgelseslinjer lige så værdige?

Engert synes godt om kontroverser, især når han er i centrum. Det er et farligt spil for en akademiker, men hans videnskab redder ham. I september sidste år tildelte Obama-administrationen ham en af ​​de nye hjernemissioners største bevillinger, hvor han smurte ham til leder af den meget indsats, han ikke kan stoppe med at sprede.

**********

Tusinder, hvis ikke millioner af hjerneceller er nødt til at tale med hinanden for at en person kan udføre selv den mest basale opgave, som at løfte et glas vand. Cellerne udveksler meddelelser i form af elektriske impulser, der kører med millisekund hastigheder langs netværk af fibre, der spænder over alle områder af hjernen. På næsten hvert øjeblik, det vil sige, er hjernens Beijing i telefon til Helsinki, med La Paz og Kampala lappet ind på konferencen. Disse aktivitetskredsløb menes at ligge til grund for nogle af hjernens største mysterier: hvordan vi lagrer og husker minder; hvordan vi føler følelser; hvordan neuroner koder data fra vores sanser, og hvordan de trækker på disse data for at orkestrere adfærd; hvordan disse kredsløb ændrer sig hos mennesker med psykiatrisk og neurologisk sygdom.

Indtil for nylig kunne forskere registrere fra kun et par hundrede neuroner ad gangen, selv i laboratoriedyr. De gjorde det ved at synke elektroder ned i hver af disse celler. Men jo flere celler du prøver at spore på én gang, jo større er din risiko for at dræbe dyret eller kortslutte din elektronik. Sikker, funktionelle MR-maskiner forestiller sig hele hjernen, men de sporer iltniveauer i blodet, ikke elektrisk aktivitet, og opløsningen er alt for rå til undersøgelse af kredsløb på celleniveau. Derfor landede Engerts naturpapir fra 2012 på babyens zebrafisk med øjenvippestørrelse med en hval af en plask. Hans team havde fundet en måde at registrere et dyrs hele hjerne med fejning af en fMRI og celle-for-celle-præcision af elektroder.

Zebrafisk er søer med ferskvand, der er hjemmehørende i vandløb, der brister gennem rispaddyr langs Ganges, i Indien og Bangladesh. I vest er de blå og guldstribede fisk bedre kendt som din grundlæggende startakvariumsart. I 1970'erne så forskerne i disse uanselige væsener foretagenderne til det næste store laboratoriedyr. Zebrafisk avler hurtigt, koster lidt og har gener, der er lette at manipulere. Og i de første par dage af deres liv er zebrafisk, hjerner til hale gennemgået. For at læse sindet fra baby zebrafisk, indså forskere senere, alt hvad du skulle gøre var at kigge.

Efter mange års forsøg og fejl trak Engert og hans laboratoriemedlemmer et vildt eksperiment. Engert kodenavnede den ”Fish in The Matrix, ” efter sci-fi-filmtrilogien om mennesker, der tror, ​​at de fører almindelige liv, men som faktisk er forseglet i bælg, deres hjerner kablet til en virtual reality-maskine. Eksperimentet sigtede mod et grundlæggende spørgsmål: Hvad sker der i hjernen til baby zebrafisk, når de lærer?

Først var det ikke klart, at nogen kunne lære en baby zebrafisk noget. Engert og hans kolleger forsøgte i årevis at udløse varige ændringer i adfærd ved at give fiskene milde chok eller belønne dem med alkohol eller kokain, alt til ingen nyde. Men instinkt svømmer zebrafisk mod en strøm, en refleks, der forhindrer dem i at blive vasket ind i en ris, eller, værre, ud til havet. Hvad hvis forskere kunne få fiskene til at tænke, at denne fastnetrefleks ikke fungerer korrekt? Ville fiskene lære at tilpasse sig?

Forskerne opnåede en linje med genetisk manipuleret zebrafisk, hvis neuroner blinker grønt, når de fyrer; cellerne producerer et fluorescerende farvestof, der lyser lysere i nærvær af calciumioner, der strømmer ind, når cellen fyrer. Fiskene måtte være bevægelige, så de grønne blinker ikke ville sløre sig under et mikroskop og stadig have illusionen om frihed.

Engert og to af hans postdokumenter, Misha Ahrens og Ruben Portugues, lammede fisken med et giftegiftoksin og suspenderede den i vand i en klar petriskål. For at efterligne den visuelle oplevelse af svømning i en strøm satte de en projektionsskærm under petriskålen og viste et sæt bevægelige stænger. Fra elektroder, der er lappet til nerver i fiskens hale, fornemmer forskerne, hvad hjernen sagde, at halen skulle gøre, selvom halen ikke i virkeligheden ikke kunne bevæge sig. En computer bremsede søjlerne, da fisken flippede - eller troede, at den flikkede - sin hale, så den fik en visuel signal om, at den med succes holdt sin plads i det bevægende vand.

Så kom hjernevask. Da fiskene "svømmede", bremsede forskerne stængerne for meget eller vendte deres kurs, med det mål at få dyret til at tro, at halen var blevet supersterk. Eller så fik de søjlerne langsomt til at tømme og fange fisken til at tro, at halen var unormalt svag. I begge tilfælde kompenserede fisken, enten formindskede han halehakken eller øgede dem: uanset hvad det tog for at blive sat i den virtuelle strøm. Ikke kun zebrafisk efter zebrafisk kalibrerede deres halehud, de huskede senere at gøre det: De lærte. Da forskerne gav fisken en ti sekunders pause og derefter vendte stanghastigheden tilbage til sin realistiske indstilling, surrede fiskene oprindeligt deres haler, som om de stadig var enten for stærke eller for svage.

(Samuel Velasco / 5W Infographics) (Samuel Velasco / 5W Infographics) Zebrafiskhjernen under svømning (Florian Engert) Zebrafiskhjernen under visuel stimulering alene (Florian Engert) Zebrafisk har været populær blandt udviklingsbiologer siden 1970'erne. Fiskene lægger 100 til 200 æg om ugen, der vokser til larver femtedel af den her viste størrelse. (Adam Parslow / Heath Laboratory, Walter og Eliza Hall Institute of Medical Research)

Videoer af fiskens 100.000 neuroner, der er filmet gennem et højdrevet mikroskop, viser felter med glitrende grønt, blinkende i områder forbundet med vision, bevægelse og læring. Særligt bemærket var et sæt hjerneceller, der ikke havde nogen klar binding til syn eller bevægelse, og som kun blinkede, når fiskene indså, at halerne var svagere eller stærkere end forventet. Engik teoretiseret, at disse celler spillede en rolle i "overraskelse" eller "fejldetektion."

Holdets papir noterede en række gennembrud, men det var det tekniske vidunder i hjernevidskabelig optagelse, der trak mest opmærksomhed. Aldrig før havde forskere afbildet aktivitet i alle neuroner fra et levende dyr. ”Teknologien var der for at gøre dette eksperiment, men ingen havde det, ” fortalte Joseph Fetcho, en Cornell-professor, der gjorde mange af de fremadrettede fremskridt inden for zebrafisk neurovidenskab. ”Kun Florian var nødrig nok. Det er slags hans helhed, 'Gå stor eller gå hjem' tilgang til livet. ”

**********

Da jeg dukkede op på Engerts laboratorium på anden sal i Harvards BioLabs-bygning, hilste han mig og sagde: ”Jeg vil vise dig noget rigtig sjovt.” Han førte mig ud af bygningen og ned ad en asfaltsti til en side døren til Harvard Divinity School. Et lamineret kort på dørkarmen sagde: "Rygning forbudt inden for 25 fødder af bygningens indgang." Men på selve døren var et andet tegn: "Ikke en indgang."

Han så på mit ansigt for at sikre mig, at jeg registrerede, hvordan det andet tegn med rimelighed kunne læses for at bortfalde det første. Derefter brast han ud i en kvælende, højt latter. Da jeg spurgte, om jeg kunne tage et foto, erklærede han sig ivrig og sørgede for, at begge tegn stadig var synlige. Derefter tændte han en American Spirit-cigaret, blæste røg ved tagenden af ​​Divinity Hall og blinkede kameraet med sit bedste frække dreng-smil.

Engert vedtog i miniatyr for mig en af ​​hans foretrukne offentlige personas: riven i en komedie af manerer, den charmer, hvis dårlige opførsel er så endelig ufarlig, at kun hans anklagere ser dumme til sidst. Historierne, han kan lide at fortælle om sig selv, involverer alle snævre flugt fra den ene eller den anden sort af fussbudget eller prude. Harvard, med sit hellige anseelse, store egoer og tweedy-mode-imperativer, giver ham en særlig effektiv folie. Da kolleger klagede over hans skøjteløb gennem BioLabs-bygningen, satte vedligeholdelsespersonale “No Rollerblading” -skilte. De kom ned, efter at han havde haft mandat.

Jeg bemærkede en træhåndteret lædersvip bag Engerts skrivebord en eftermiddag, og da jeg spurgte, hvad det lavede der, greb han den, sprang op og fødte en øresplittende revne, der lancerede et par forskrækkede gradstuderende ud af deres sæder. ”Du kan se, hvordan de reagerer, hvordan de pludselig arbejder hurtigere?” Spøgte han. I sandhed gav nogen det til ham i ironi. Engert er kendt for den meget lange bånd, han giver laboratoriemedlemmer. Den mest opfindsomme videnskab, føler han, kommer i et miljø, hvor strålende uafhængige tænkere har frie tøyler til at jage deres mest fantasifulde ideer, selvom de fejler.

Adam Kampff, en ph.d.-studerende i astrofysik, vejer en overgang til neurovidenskab til en ph.d. i 2002, da Engert gav ham et Harvard-kreditkort og bad ham om at bygge laboratoriet et to-foton mikroskop, en kontrast af lasere og spejle, hvis samling kræver en magnum af teknisk fingerfærdighed. Mikroskoperne, der fyrer to pulser af infrarødt lys på et enkelt punkt, værdsættes for de rene billeder, de tager af fluorescerende-farvede celler, ligesom dem, der blinker grønt i genetisk modificeret zebrafisk.

Engert sprang derefter til Berkeley, hvor han lige var færdig med et postdoktoralt stipendium, så han kunne køre sin Honda Shadow cruiser motorcykel langrend tilbage til Cambridge.

”Mens han var væk, tror jeg, jeg brugte omkring $ 300.000, ” fortalte Kampff. ”Når man ser tilbage, går man, ” Vent, det er vanvittigt, ”sagde Kampff, der blev en ph.d. og postdoc hos Engert og nu er laboratoriesjef ved Sainsbury Wellcome Centre, et neurovidenskabeligt forskningsinstitut ved University College London. ”Men det var den bedste ting, der nogensinde er sket med mig.”

I forbindelse med den offentlige samtale i 2009, som Engert leverede som en del af sit ansættelsesperiode, rådede en kollega ham til at springe muskelskjorta over og klæde sig ud. Det gjorde Engert - i lederhosen. Da han kom til scenen i lædershorts og knæstrømper, forsikrede han den fyldte forelæsningssal, at han i modsætning til udseendet havde taget sin kollegas råd til hjerte. "Dette er den formelle påklædning af de bayerske stammer, " sagde Engert, da rummet var oversvømmet af latter, "og det er et tegn på den største respekt for ethvert publikum."

**********

Florian var engang en stille, tegneserie-fortærende homebody, siger hans søster Katharina. De to voksede op i Münchens Schwabing-distrikt, en bohemsk enklave animeret af studerende fra nærliggende universiteter. Deres far var en bager, der grundlagde en lokal iskæde, og deres mor solgte sin families frisørsalon for at opdrage børnene. For en trylleformular boede de alle over flagskibet Engert Ice. Børn kom altid rundt, men "du vidste aldrig, om de var dine venner på grund af is eller fordi de kunne lide dig, " siger Katharina, nu en læge til primærpleje i München.

Da Engert var på gymnasiet, sendte deres far, der var bekymret over hans engelske kvaliteter, ham til London for et års sprogstudie. Engert kom udadvendt og selvforsikret hjem. Han befandt sig snart i en mængde af selvudformede kolde krig nihilister, der troede på at leve i øjeblikket, fordi en nukleare katastrofe var egnet til at udslette den menneskelige race, før nogen af ​​dem nåede 30.

Store spørgsmål om universets oprindelse begejstrede Engert, og fysik så ud til at have svar. På sit ældre år ved Münchens Ludwig Maximilians Universitet var feltets to søjler - elementære partikler og astrofysik - imidlertid blevet følsomme ”for løsrevet fra dagligdagen, ” fortalte han mig. Hans families nabo ved siden af ​​var en hjerneforsker, og han fortalte Engert, at neurovidenskab havde brug for fysikere, at feltets fremtid hænger sammen med opfindelsen af ​​nye værktøjer til at kigge ind i hjernen.

Som kandidatstuderende og postdoktorisk forsker ved Max Planck Institute for Neurobiology uden for München og University of California, byggede Engert gear til vigtige opdagelser i, hvordan neuroner i rotter og rumpehuller ændrer sig som svar på visuel og elektrisk stimulering - ændringer tænkt afgørende for læring og hukommelse. Han tilbragte to år på at designe et brugerdefineret to-fotonmikroskop, hvis laser, hvis den ikke var korrekt, kunne hæmme nethinder. I en typisk gestus, tapede Engert laboratoriets beskyttelsesbriller på væggen og placerede et skilt over dem, der sagde: "Kun for Wimps."

Hans gave til jonglering af forretning og fornøjelse har givet anledning til hans andel af intramural kommentar. I 2002 skrev Mu-ming Poo, i hvis laboratorium Engert arbejdede som postdoc, et brev, der surrede laboratoriemedlemmer for dovenskab. ”Der kan være et par sjældne heldige stipendiater som Florian, som ... kan nyde livet i et stykke tid og stadig få et jobtilbud fra Harvard, ” skrev Poo. "Ingen andre i laboratoriet har Florians luksus at lege med."

**********

Det Hvide Hus lancerede sin neurovidenskabelige mission, kendt som BRAIN Initiative (til hjerneforskning gennem fremme af innovative neuroteknologier), med en anmodning på 100 millioner dollars til Kongressen. De nationale institutter for sundhed tildelte 46 millioner dollars i BRAIN-tilskud sidste efterår, og agenturer lige så forskellige som National Science Foundation, Defense Advanced Research Projects Agency og Food and Drug Administration støtter forskning i overensstemmelse med initiativets mål. I den private sektor har virksomheder som Google, GE og GlaxoSmithKline afsat mere end 30 millioner dollars til missionen.

Forskere, der er involveret i bestræbelserne, forestiller sig en stepladder-tilgang, der arbejder op fra rundorm (300 neuroner), baby-zebrafisk og frugtfluer (100.000 hver) til mus (75 millioner) og aber (6 milliarder til makak) før de summerer menneskets Himalaya hjerne (næsten 100 milliarder). På nogle måder fortsætter initiativet nu på alle disse fronter samtidigt. Forskere studerer dele af den menneskelige hjerne, mens de tager en mere holistisk tilgang i laboratoriedyr. Og de eksperimenterer med en række værktøjer - lasere, ultrathinprober, kemiske tags, højteknologisk ultralyd, lysaktiverede molekyler, næste generations fMRI'er og PET-scannere - i håb om at optage i høj opløsning fra dybt inde i ikke -gennemsigtige hjerner.

Chun, der hjalp med at overbevise Det Hvide Hus om at starte BRAIN-initiativet, har sammenlignet zebrafiskarbejdet med en ekspress elevator. ”Vi var stadig på første sal og prøvede at komme til anden sal, ” siger hun. ”Så ud af intetsteds gik vi til tiende sal.”

Det var ikke før Engerts papir - og et andet, det næste år, fra Misha Ahrens, der gjorde sebrafisk tankelæsning dramatisk hurtigere - at "Vi tænkte, OK, dette initiativ kunne være muligt, " sagde Chun. ”Troens sprang, de gjorde, var enormt.”

Cirka 80 procent af gener, der er knyttet til menneskelig sygdom, har et modstykke i zebrafisken. (Dr. Dominik Paquet / Rockefeller University) I det seneste fremskridt på hjernekortlægningen markerer forskere ved Howard Hughes Medical Institute permanent affyring af neuroner (magenta) i en frit svømmende zebrafisk. (Eric Schreiter, HHMI / Janelia Research Campus) Dette syn på zebrafisk hjernen fra et team fra University College London viser regioner, hvor neuroner mødes (magenta) og bundter af aksoner (grøn). (Tom Hawkins & Kate Turner på Wilson Laboratory på UCL som en del af Zebrafishbrain.org)

Hun forventer, at udbetalingen for menneskers sundhed, for tilstande som epilepsi, kunne komme om kun fem år. Behandlinger af mindre forståede lidelser - fra Parkinsons og Alzheimers til autisme, schizofreni og posttraumatisk stresslidelse - er længere væk, men næppe uden for rækkevidde. Ved at sammenligne hjerner fra raske mennesker, celle for celle, med dem med neurale lidelser, kan forskere muligvis isolere de kredsløb, hvis sammenbrud præfigurerer sygdom. Disse opdagelser kunne stimulere udviklingen af ​​nye medikamenter og terapier. Zebrafisk, der er hvirveldyr og dermed har hjerner, der ligner vores egen, er allerede førende. De bruges til at teste medicin og til at undersøge neurobiologien ved angst, søvn og alkoholmisbrug.

Engert er dog glad for at overlade sådanne forfølgelser til andre forskere. Han siger, at han aldrig har tænkt sig at billedaktivitet i en hjerne i hver celle. Det var bare et tilføjelse til "Matrix" -eksperimentet - en lark til at dæmpe en debat om, hvorvidt en sådan optagelse endda var mulig. Han er drevet af spørgsmål uden åbenlyse anvendelser: Hvordan reagerer en zebrafisk på visse former for stimuli? Hvilke neurale kredsløb affyrer når fisk svømmer, jager eller flygter rovdyr? Hvilke eksperimenter giver det bedste udseende på zebrafisklæring?

Han ønsker, at offentligheden og politikerne værdsætter neurovidenskab af de samme grunde, som de gør Hubble-rumteleskopet, den store Hadron Collider eller Mars-roveren. Ingen af ​​disse berører hverdagen direkte, men de finansieres, fordi der er skønhed ved at afsløre universets mysterier. Han mener, at søgen vil blive sat tilbage, hvis BRAIN-initiativet er oversolgt. ”Problemet, ” siger han, ”er, at hvis vi ikke løser Alzheimers og Parkinson, vil det se ud som om vi mislykkedes på vores udpegede opgaver, og folk vil tage pengene væk og sige: 'Godt forsøg, ingen cigar.'”

Hvad angår de filosofiske spørgsmål, som dette arbejde rejser - om undersøgelse af hjernen vil lære os noget om arten af ​​menneskelig bevidsthed eller ideen om en sjæl; om videnskab en dag vil reducere tingene i vores menneskehed til en kold beregning af algoritmisk kode - han er agnostiker.

Vi mødtes en aften i det lyse lilla hus, hvor han bor sammen med Polina Kehayova, en narkotikaforsker, der måneskinnes som en Boston Symphony-sopran og deres 6-årige datter. Over linsegryder huskede Engert på noget, som MIT-sprogforskeren Noam Chomsky engang sagde: "Hvis vi ikke kan forklare, hvorfor en kakerlak beslutter at dreje til venstre, hvordan kan vi forklare, hvorfor et menneske beslutter at gøre noget?"

”Selv det laveste insekt er et spektakulært godt tilpasset instrument, der er mere kompliceret og mere interessant end nogen computer, ” fortalte han mig. ”Jeg mener, vil du ikke gerne vide, hvordan dens hjerne fungerer?”

Efter et par dage med Engert gjorde jeg noget for mig, hvordan hans hjerne fungerer. Hans mål, det viser sig, er ikke så akavet at passe til HJERNE-initiativet, som han undertiden foregiver, selvom hans motivationer er forskellige. Levende billeder af en hjernes hver blinkende neuron kunne have en enorm kraft, siger han, hvis forskere også så ledningerne: de tynde fibre, langs hvilke neuroner sender signaler. Så vidste du om specifikke neuroner talte med hinanden - og måske også hvad de sagde.

En eftermiddag på campus gik en af ​​Engerts gradstuderende, Mariela Petkova, mig hen over en gårdsplads til laboratoriet hos Jeff Lichtman, en professor i molekylær og cellulær biologi. Inde i et vindue uden rum var en hel zebrafisk hjerne blevet afstivet med harpiks og skåret af en diamantkniv i 30.000 supertynde skiver. Scannende elektronmikroskoper afbilder hver af skiverne, og otte studerende og flere frivillige - inklusive Petkovas mor over internettet fra Bulgarien - sporer de neurale "ledninger" med hånden fra skive til skive. En anden professor, Constance Cepko, vil foretage yderligere sporing ved at se, hvordan fluorescerende vira spreder sig gennem en hjerne. Når ledningsdiagrammet er afsluttet, lægger Engert sit kort over blinkende neuroner oven på det. Haim Sompolinsky, en teoretiker, analyserer derefter strømningerne af neurotrafik over ledningerne på jagt efter principper, der forbinder disse trafikmønstre til specifik fiskeforhold.

Når Engerts arbejde er færdig, hvilket han siger, at det kunne tage 20 år, vil han ikke have noget mere - eller mindre - herligt end en "virtuel fisk": software, der efterligner en fuldstændig funktion af en zebrafisk hjerne. Forskere kunne ringe til enhver blanding af sensoriske input - vandtemperatur, et lysmønster, stien til nærliggende byttedyr eller rovdyr - og softwarens algoritmer viser ikke kun, hvordan en rigtig fisk ville reagere, men hvad der skete i dens hjerne, millisekund ved millisekund og celle efter celle, før det gjorde det.

Han vil i det væsentlige have fundet ud af, hvorfor zebrafisken drejer til venstre.

**********

Fredag ​​morgen bringer den eneste struktur af struktur til Engerts laboratorium: det ugentlige møde med alle hænder, hvor 20 gradstuderende og postdocer orienterer hinanden om deres forskning. På fredagen i midten af ​​december, da jeg var omkring, lynlåste Engert på skøjter, iført en T-shirt med et billede af Snoopy, der bøjede en bicep og ordene "Velkommen til pistolshowet."

Professoren satte sig ved bordets hoved og hoppede op og ned på den pneumatiske stol, som et barn, der kiggede rundt ved en forældres skrivebord. ”Wow, ” sagde han. ”Jeg har det som om jeg har ansvaret.”

Men lige så hurtigt gled han af stolen og ind i et hjørne af rummet, hvor han påtog sig en rolle, der mindre ofte blev set offentligt: ​​den af ​​den stille og tålmodige cheerleader for sine forskere, off-trail-opdagelsesrejsende, han udstyrer med udstyr og derefter forsendelser - ring, når du kan! —Ind i stjernefelterne i sindet.

De unge mænd og kvinder skiftede rundt ved at klikke gennem lysbillederne fra deres seneste zebrafiskarbejde: Her er neuronerne, der blinker, når fiskene får et mildt chok. Her viser det visuelle deres hjerner hjem for at estimere bevægelse. Her et højhastighedskamera på en op-ned-fræsemaskine, et nyt værktøj, der måske snart lader laboratoriemedlemmer spore hjerneaktivitet i frit svømmende fisk.

Engert stillede et par blide spørgsmål, men for det meste var der opmuntring: ”Fantastisk!” ”Meget flot - udyret i aktion!” ”Se på det! Opfattelse, kognition og bevidsthed her. Fiskens sjæl! ”

En gradstuderende påpegede, at inline-skøjterne på hver af Engerts fødder var forskellige farver og mærker. Engert skrælte af skøjterne for at afsløre sokker - grå på den ene fod, sort på den anden. Så tog han sokkerne af. På hans venstre fod blev den store tånegl malet rød og de andre lilla. På hans højre fod var den store tånegl lilla og de andre rød. Da hans datter havde opbrugt sin mors tæer i et nylagt eksperiment med neglelak, havde hendes far tilbudt hans.