Halvanden år ind i hans præsidentskab udfordrede John F. Kennedy amerikanske forskere til at få amerikanerne til månen ved udgangen af tiåret. På hans nylige State of the Union-adresse antydede Barack Obama, hvad der kunne blive hans version af at nå frem til månen - han ville gerne, at forskere skulle løse hjernens mysterium.
Obamas mission ville være et tungere løft.
Han gik ikke i detaljer, bortset fra at citere hjerneforskning som et stjerneklar eksempel på, hvordan regeringen kan "investere i de bedste ideer." Men i sidste uge udfyldte en historie i New York Times af John Markoff mange af de tomme emner . Obamas store ambition er noget, der kaldes hjerneaktivitetskortet - det omtales allerede simpelthen som BAM - og det ville kræve en massiv samarbejdsforskning, der involverer neurovidenskabsmænd, regeringsorganer, private fonde og techfirmaer med det virkelig skræmmende mål at finde ud af hvordan hjernen genererer faktisk tanker, minder og bevidsthed.
Et svar på Alzheimers?
Det Hvide Hus forventes officielt at afsløre sin store plan allerede i næste måned som en del af sit budgetforslag. Spekulationerne er, at det kan koste så meget som $ 3 milliarder over de næste 10 år.
Nu kan det virke som et mærkeligt tidspunkt at kaste projekter med en prismærke på 300 millioner dollars om året, hvad med den budgethackede sekvestration, der forventes at sparke ind senere i denne uge. Det er derfor, selvom Obama var let på detaljerne, gjorde han et punkt med at sammenligne hjernekortmissionen med Human Genome Project - et stort forskningsinitiativ finansieret af den føderale regering for at kortlægge alle generne i menneskeligt DNA. I sidste ende kostede det 3, 8 mia. Dollars, men det nåede sit mål to år tidligt, i 2003, og gennem 2010 returnerede, ifølge en konsekvensanalyse, 800 mia. Dollars til økonomien.
Intet spørgsmål om, at BAM kunne have en dybtgående indflydelse på at hjælpe forskere med at forstå, hvad der foregår i hjernen for at forårsage depression eller skizofreni eller autisme. Og det kan bestemt være en velsignelse for farmaceutiske virksomheder, der uden held har brugt milliarder på at finde en kur mod Alzheimers sygdom. Siden 1998 har der været mere end 100 mislykkede forsøg på at finde en behandling af Alzheimers, som i 2050 forventes at påvirke 115 millioner mennesker over hele verden.
Det handler om værktøjerne
Der er helt klart, at der er masser af medicinske grunde til at forsøge at løsne hjernen, men hvad er realistisk udsigterne? Sikker, hjernescanninger har hjulpet forskere med at se, hvilke dele af hjernen der er mere aktive under forskellige typer opførsel, men det er et synspunkt på 30.000 meter. Det fortæller dem næsten intet om, hvordan individuelle hjerneceller transmitterer information og endnu mindre om, hvordan neurale netværk omdanner det til opførsel.
I de senere år har forskere gjort store fremskridt med at forstå, hvordan hjernen er organiseret gennem Human Connectome-projektet, finansieret af National Institutes of Health. Men det er designet til at skabe mere et statisk kort over neurale forbindelser.
Det næste afgørende trin er at være i stand til at se i realtid, hvordan information behandles gennem disse forbindelser, og hvilke forskellige neuroner, der bliver en del af denne proces. Eller som Harvard-biolog George Church, en af forskerne, der foreslog BAM i et papir sidste år, har forklaret det: ”Vi vil ikke bare se ledningerne, men også beskederne går over ledningerne.”
Nøglen er, hvor hurtigt teknologi kan udvikles, der giver forskere mulighed for at følge en tankeproces ved at registrere hver blip af hver eneste af de tusinder og muligvis millioner af neuroner, der er involveret. Nuværende teknologi gør dem i stand til at registrere aktiviteten for ca. 100 neuroner ad gangen, alt for lille skive af det neurale netværk til at hjælpe med at forklare meget af noget. Men som Greg Miller bemærkede i et nyligt stykke på Wired- webstedet, er flere banebrydende biologiske eller nano-værktøjer i værkerne, herunder et, der kunne “pakke hundreder af tusinder af nanotrådelektroder i fleksible plader, der passer til overfladen af hjernen og aflyttes på neuroner med minimal vævsskade. ”
Er større virkelig bedre?
En masse neurovidenskabsmænd vil blive begejstrede, hvis BAM bliver finansieret. Men ikke alle. Nogle har allerede påpeget, at du virkelig ikke kan sammenligne det med Human Genome Project eller missionen til månen for den sags skyld. Begge disse bestræbelser havde, selv om de var meget udfordrende, klart definerbare mål. Men hvordan identificerer du succes for BAM? Ville det at være i stand til at registrere aktiviteten hos hundretusinder af neuroner virkelig forklare, hvordan tænkning sker? Ingen ved det virkelig.
Andre forskere er bekymrede over, at BAM med sin høje profil kan dræne dollars fra anden neurovidenskelig forskning. Nogle forfattere har endda hævet spekteret af sindskontrol, især da en af de statslige agenturer, der ville være involveret, er DARPA, forsvarsdepartementets agentur, der finansierer eksperimentel teknologi.
Gary Marcus, der skriver i The New Yorker, hævder, at et projekt som BAM muligvis er mere effektivt, hvis det ikke var så monolitisk. Han argumenterer for, at det skulle opdeles i fem mindre projekter, der hver især fokuserer på et andet aspekt af hjernefunktion.
Men han advarer også om, at hvis Kongressen ikke kan bruge ponyne til et større neurovidenskabsprojekt, risikerer det, at det ironisk nok tænder en hjerneflugt. I januar forpligtede en gruppe af europæiske lande mere end $ 1 milliard til deres egen enorme neurovidenskabelige indsats kaldet Human Brain Project, som vil forsøge at simulere alle processerne i en hjerne inden for en computer.
Skriver Marcus:
”Uanset om det opfylder sit store mål eller ej, vil det europæiske projekt helt sikkert føre til et betydeligt antal mindre videnskabelige fremskridt. Hvis USA ikke følger efter, vil vi miste vores forspring inden for neurovidenskab og vil sandsynligvis blive tilbage med at få fangst i nogle af de største spilændrende industrier i horisonten, som kunstig intelligens på human niveau og direkte hjernecomputer grænseflader - selvom begge felter stammer fra USA. ”
Hjernevridere
Her er nogle andre nyere fund fra hjerneforskning:
- Af mus og mænd, der så mus: Forskere i Stanford var i stand til at følge musenes hjerneaktivitet i realtid efter at have snøret deres hjerner med fluorescerende proteiner. De var i stand til at se, hvilke dele af deres hjerner, der glødede, da de løb rundt i et bur.
- Betyder det, at en fugl kan få en sang fast i hovedet ?: Og et team af videnskabsfolk på Duke University fandt, at fugle, der kan synge og efterligne lyde, har gener i deres hjerner, der kan tænde og slukke på måder, der ligner menneskelige hjerner.
- Hun lyser op i en livmoder: For første gang viste MR af udviklende humane fostre kommunikationssignaler mellem forskellige dele af deres hjerner. Forskere ved Wayne State University i Michigan håber, at deres forskning vil føre til tidlige behandlinger af autisme og ADHD.
- Intet endnu om, hvordan foden kommer i munden: Forskere ved University of California, San Francisco, havde kortlagt taleprocessen og lagt det neurale netværk, der får det til at ske, fra nerverne, der kontrollerer kæberne, læberne og tungen til dem, der manipulerer strubehovedet.
- Tal om et protein boost: Der er en biologisk forklaring på, hvorfor kvinder taler mere end mænd. Undersøgelser har vist, at kvinder taler i gennemsnit 20.000 ord om dagen, mens mænd gennemsnitligt er ca. 7.000. Ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort i Journal of Neuroscience i sidste uge, kan det skyldes, at de har en tendens til at have højere niveauer af et protein i deres hjerne, som er blevet knyttet til verbal kommunikation.
Videobonus: En BBC-journalist får en rundvisning i ledningerne i sin egen hjerne.
Mere fra Smithsonian.com
En mere menneskelig kunstig hjerne
Hjernevidenskab: 10 undersøgelser, der kommer inde i dit hoved
