Kuidas võib läbipaistev kala aidata aju dekodeerida

Valge Maja idaruumi teleülekannetes 2. aprillil 2013 avalikustas president Obama sama ulatusliku teadusmissiooni kui Apollo programm. Eesmärk polnud kosmos, vaid piir, mis oli nõnda vaimustav: inimese aju. Obama esitas väljakutse rahva “kõige kujutlusvõimelisematele ja tõhusamatele teadlastele” kaardistada reaalajas kõigi 100 miljardi närvirakkude virvendused elava inimese ajus - teekond sügavale neuraalsesse kosmosesse pole kunagi nii peensusteni püüdnud. Panoraamvaade kogu ajus levivate elektriliste impulsside kohta võib tekitada uusi olulisi arusaamu sellest, kuidas me mõtleme, mäletame ja õpime ning kuidas autismi ja Alzheimeri tõve vahelised haigused kordavad meie vaimset vooluringi. "Meil on võimalus parandada mitte ainult miljonite inimeste elu, " ütles president, "aga ka miljardeid inimesi sellel planeedil."

Sellest loost

Aju tulevik

Osta

Seotud sisu

• Löögilained võivad tekitada ajus ohtlikke mullid
• Mitme mõtte ühendamine võib aidata kahjustatud ajusid tervendada

Järgmisel kuul haaras Valgest Maast kuue miili kaugusel Harvardi professor nimega Florian Engert mikrofoni ja kuulutas rahva tipptasemel neuroteadlaste ette Obama pingutuse sisuliselt mõttetuks. “Need andmed on meil nüüd olemas, ” ütles Engert, kes kandis professuurist bleiserit ja kardiganit täis toas musklit, mis võimaldas oma punnist biitsepsist piisavalt vaadata. “Avastasime, et nad pole tegelikult kõik nii kasulikud.” (“Arvan, et kogu aju pildistamine on lihtsalt härja hunnik ----, ” on see, kuidas ta selle mulle hiljem esitas.) Teistele uurijatele peab ta on kõlanud reeturina.

Engert, kes on 48-aastane, oli põhimõtteliselt esimene inimene planeedil, kes vaatas aju seinast seina, kuidas Obama ette kujutas. Tema ja ta kolleegid olid seda teinud ulme väärt eksperimendi abil, mis salvestas iga ajuaktiivsuse läbipaistvas beebi-sebrakalakeses - maamärk, mis avaldati just aasta varem telgiteaduste ajakirjas Nature . Engerti väide, et presidendi ajuotsingud olid narid, sarnanes veidi orbiidilt naasnud John Glenniga ja käskis JFK-l mitte vaevata kuu maandumisega.

"Ta peaks olema advokaat, " ütleb Miyoung Chun, molekulaargeneetik ja Kavli fondi tegevjuht, neuroteadusuuringute juhtiv toetaja. "Paljud teised neuroteadlased tähistavad seda, mida ta suutis saavutada, kuid ta ise paneb selle kinni."

Ent Engert üritas asja kohta öelda: kogu ajuga salvestamine ei ole tema arvates tingimata parim viis uute avastuste juurde meie kõrvade vahel oleva kolme kilo liha kohta. „Leiate mustreid, jadasid, rühmitusi, korrelatsioone ja laikude alasid. Ja mis siis saab? ”Rääkis ta mulle. See on palju andmeid, ilma palju mõistmist.

Engert arvas, et Valge Maja - ja paljud teadlased - andsid liiga palju lootusi aju mõistmise liiga kitsale ideele. Tema kriitikal on kaalul mitte ainult meetodite, vaid ka neuroteaduse eesmärkide eesmärgid. Kui palju peaksime oma elus eeldama selliste nähtuste nagu mälu, uni ja teadvus mõistmist? Milline peaks olema väljakutse kõrgeim kutsumus? Kas see peaks ravima haigusi või on muud uurimisliinid sama väärt?

Engert naudib poleemikat, eriti kui ta on selle keskmes. See on akadeemikule ohtlik mäng, kuid tema teadus päästab ta. Möödunud aasta septembris andis Obama administratsioon talle ühe uue ajumissiooni suurima toetuse, teotades ta juhiks just nende pingutuste eest, mida ta ei saa lahkuda.

**********

Tuhanded, kui mitte miljonid ajurakud, peavad inimesed omavahel rääkima, et inimene saaks täita isegi kõige põhilisemat ülesannet, näiteks tõsta klaasi vett. Rakud vahetavad sõnumeid elektriliste impulsside kujul, mis kulgevad millisekundi kiirusel mööda aju kõiki piirkondi hõlmavaid kiudude võrke. Peaaegu igal hetkel, see tähendab, et aju Peking on telefonil oma Helsingisse, kus La Paz ja Kampala on konverentsil paika pandud. Arvatakse, et need tegevusskeemid toetavad mõnda aju suurimat saladust: kuidas mälestusi talletame ja meelde tuletame; kuidas tunneme emotsioone; kuidas neuronid andmeid meie meeltest kodeerivad ja kuidas nad käitumise juhtimiseks neid andmeid kasutavad; kuidas need ahelad muutuvad psühhiaatriliste ja neuroloogiliste haigustega inimestel.

Kuni viimase ajani võisid teadlased registreerida korraga vaid mõnesajast neuronist, isegi laboriloomadel. Nad tegid seda, uputades elektroodid nendesse rakkudesse. Kuid mida rohkem rakke proovite korraga jälgida, seda suurem on loomade tapmise või elektroonika lühise oht. Muidugi, funktsionaalsed MRT-seadmed pildistavad kogu aju, kuid need jälgivad vere hapnikusisaldust, mitte elektrilist aktiivsust ning lahutusvõime on raku tasemel ringluse uurimiseks liiga toores. Sellepärast maandus Engerti 2012. aasta looduse paber ripsmete suuruses beebi sebrakaladel pritsvaalaga. Tema meeskond oli leidnud viisi, kuidas registreerida looma kogu aju fMRI abil ja elektroodide täpsusega rakkude kaupa.

Sebrakala on mageveekogude elanikkond, kes on levinud ojadest, mis kõmuvad läbi Gangese ääres asuvate riisipadjade Indias ja Bangladeshis. Läänes tuntakse sinise ja kuldsetriibulisi kalu paremini kui teie peamisi alustavaid akvaariumi liike. 1970ndatel nägid teadlased neis silmapaistmatutes olendites järgmise suure laborilooma tegemisi. Sebrakala tõug kasvab kiiresti, maksab vähe ja sellel on hõlpsasti manipuleeritavad geenid. Ja esimestel elupäevadel on sebrakad, ajud kuni saba, nähtavad. Laste sebrakala mõtete lugemiseks mõistsid teadlased hiljem, et pidid vaid vaatama.

Pärast aastaid kestnud katseid ja eksimusi tõmbasid Engert ja tema laboriliikmed välja metsiku eksperimendi. Engert nimetas seda „Kalaks maatriksis” pärast sci-fi-filmide triloogiat inimestest, kes arvavad, et elavad tavalist elu, kuid on tegelikult punnides suletud, ja nende aju on ühendatud virtuaalse reaalsuse masinaga. Katse eesmärk oli põhiküsimus: Mis juhtub beebi sebrakala ajudes, kui nad õpivad?

Alguses ei olnud selge, et keegi võiks lapsele midagi sebrakala õpetada. Engert ja tema kolleegid üritasid aastaid vallandada püsivaid muutusi käitumises, andes kaladele kergeid šokke või premeerides neid alkoholi või kokaiiniga - kõik asjata. Kuid instinkti järgi ujuvad sebrakalad voolu vastu - refleks, mis hoiab neid pesemata riisikoorimisse või mis veelgi hullem - merre. Mis siis, kui teadlased saaksid kaladel arvata, et see juhtmega refleks ei töötanud õigesti? Kas kalad õpiksid kohanema?

Teadlased leidsid rea geneetiliselt muundatud sebrakalade, mille neuronid vilguvad roheliselt, kui nad tulistavad; rakud toodavad fluorestsentsvärvi, mis helendab eredamalt kaltsiumiioonide juuresolekul, mis voolavad sisse raku tulistades. Kalad pidid olema liikumatud, nii et rohelised välgud mikroskoobi all ei hägustaks ja neil oleks ikkagi vabaduse illusioon.

Engert ja kaks tema postdokumenti Misha Ahrens ja Ruben Portugues halvatasid kala madu-mürgi toksiiniga ja suspendeerisid selle vees läbipaistvasse Petri tassi. Vooges ujumise visuaalse kogemuse matkimiseks panid nad Petri tassi alla projektsiooniekraani ja näitasid liikuvate ribade komplekti. Kala sabas olevate närvide külge kinnitatud elektroodide abil tajusid teadlased seda, mida aju käskis sabal teha, ehkki saba ise ei saanud tegelikult liikuda. Arvuti aeglustas tulpe, kui kala kepsutas või arvas, et ta vilksab - tema saba, nii et visuaalne näpunäide on see, et kala hoiab liikuvas vees edukalt oma kohta.

Siis tuli ajupesu. Kui kalad ujusid, aeglustasid teadlased vardaid liiga palju või pöörasid oma käiku ümber, eesmärgiga panna loom arvama, et tema saba on muutunud ülitugevaks. Või panid latid liiga vähe aeglaseks, lastes kaladel arvata, et tema saba on ebaharilikult nõrk. Mõlemal juhul kalad kompenseerisid, vähendades oma saba värelusi või suurendades neid: mis iganes tal oli vaja jääda virtuaalsesse voogu. Pärast seda, kui sebrakala uuesti sabavälgatusi kalibreerinud, mäletasid nad seda hiljem: Nad õppisid. Kui teadlased andsid kaladele kümnesekundilise pausi ja seejärel lati kiiruse realistlikusse seadistusse tagasi, kinnitasid kalad algselt sabad, nagu oleksid nad ikka liiga tugevad või liiga nõrgad.

(Samuel Velasco / 5W infograafika) (Samuel Velasco / 5W infograafika) Sebrakala aju ujumise ajal (Florian Engert) Sebrakala aju üksi visuaalse stimulatsiooni ajal (Florian Engert) Sebrakala on olnud arengubioloogide seas populaarne alates 1970. aastatest. Kalad munevad 100 kuni 200 muna nädalas, neist kasvavad vastsed, kes moodustavad viiekümnendiku siin näidatud suurusest. (Adam Parslow / terviselabor, Walteri ja Eliza Halli Meditsiiniuuringute Instituut)

Kalade 100 000 neuroni videod, mis on filmitud suure võimsusega mikroskoobi kaudu, näitavad särava rohelise värvi väljad, mis vilguvad nägemise, liikumise ja õppimisega seotud piirkondades. Eriti tähelepanuväärne oli ajurakkude komplekt, millel polnud selget seost nägemise ega liikumisega ning mis vilkusid alles siis, kui kalad said aru, et nende sabad olid oodatust nõrgemad või tugevamad. Engert arvas, et need lahtrid mängisid rolli „üllatuses” või „vigade tuvastamises”.

Meeskonna paberil oli mitu läbimurret, kuid kõige rohkem tähelepanu juhtis ajuülese lindistamise tehniline ime. Kunagi polnud teadlased kujutlenud aktiivsust eluslooma kõigis neuronites. "Selle katse tegemiseks oli olemas tehnoloogia, kuid kellelgi seda polnud, " rääkis mulle Cornelli professor Joseph Fetcho, kes oli teinud palju sebrakala neuroteaduste peamisi edusamme. “Ainult Florian oli piisavalt pähkline. See on omamoodi tema terviklik lähenemine elule "Minge suureks või minge koju". "

**********

Kui nägin Engerti laboris Harvardi BioLabsi hoone teisel korrusel, tervitas ta mind ja ütles: “Ma näitan teile midagi väga naljakat.” Ta juhatas mind hoonest välja ja asfaltteelt alla küljele Harvardi jumalikkuse kooli uks. Ukseraamil olev lamineeritud kaart ütles: „Suitsetamine keelatud kuni 25 jalga hoone sissepääsust.” Kuid ukse peal oli veel üks silt: „Mitte sissepääs.”

Ta jälgis mu nägu ja veendus, et olen registreerinud, kuidas teist märki oleks mõistlik lugeda esimese kummutamiseks. Siis puhkes ta kiusliku, kõrge häälega naerma. Kui ma küsisin, kas ma saaksin fotot teha, kinnitas ta innukalt, veendudes, et mõlemad märgid on endiselt nähtavad. Siis süütas ta American Spiritsi sigareti, puhus suitsu Jumalikkuse saali räästast ja välgutas kaamerale oma parima ulaka poisi naeratust.

Engert vallandas minu jaoks miniatuurselt ühe oma lemmikpublikust: reha komöödias, hurmur, kelle halb käitumine on lõpuks nii kahjutu, et ainult tema süüdistajad näevad lõpuks rumalad välja. Lood, mida talle meeldib enda kohta rääkida, hõlmavad kitsaid põgenemisi ühest või teisest sortist fussbudgetist või arukusest. Oma pühitsetud maine, suurte egode ja tweedy moodide nõudmistega Harvard pakub talle eriti tõhusat fooliumit. Kui kolleegid kaebasid tema uisutamise üle BioLabsi hoone, panid hooldustöötajad üles sildid “No Rollerblading”. Nad taandusid pärast seda, kui ta oli ametis.

Ma märkasin ühel ennelõunal Engerti laua taga puukäsitletud nahast piitsat ja kui ma küsisin, mida see seal teeb, haaras ta selle, tõmbas jalule ja vabastas kõrva lõhestava prao, mis käivitas paar jahmunud klassi õpilast oma istmetelt. “Näete, kuidas nad reageerivad, kuidas nad ootamatult kiiremini töötavad?” Naljatas ta. Tõsi, keegi andis selle talle irooniana. Engert on tuntud väga pika jalutusrihma tõttu, mille ta laboriliikmetele annab. Tema arvates on kõige leidlikum teadus keskkonnas, kus hiilgavatel sõltumatutel mõtlejatel on vabadus oma kõige väljamõeldud ideid jälitada, isegi kui need läbi kukuvad.

Astrofüüsika bakalaureuseõppe doktor Adam Kampff kaalus 2002. aastal doktorikraadi omandamist neuroteaduste vastu, kui Engert andis talle Harvardi krediitkaardi ja käskis tal ehitada laborisse kahe footoniga mikroskoobi, laserite ja peeglitega, mille kokkupanek nõuab tehnilise osavuse suurus. Mikroskoope, mis tulistavad ühes punktis kahte infrapunakiirguse impulssi, hinnatakse fluorestsentsvärviga värvitud rakkude puhaste piltide järgi, nagu need, mis geneetiliselt muundatud sebrakalades roheliselt vilguvad.

Engert suundus seejärel Berkeleysse, kus ta oli just lõpetanud doktorandi stipendiumi, et ta saaks sõita oma Honda Shadowi ristlejaga mootorrattaga krossirajalt tagasi Cambridge'i.

"Kui ta oli ära, mõtlesin, et kulutasin umbes 300 000 dollarit, " rääkis Kampff. "Tagantjärele vaadates lähete:" Oota, see on hull, "" ütles Kampff, kes jäi doktorikraadi omandama ja Engertiga doktorikraadi pidama ning on nüüd labori direktor Sainsbury Wellcome keskuses, mis on Londoni ülikooli kolledži neuroteaduste uurimisinstituut. "Kuid see oli parim asi, mis minuga kunagi juhtunud on."

Engert osales oma ametiajalise pakkumise käigus 2009. aasta avalikul vestlusel kolleegi soovitusel, et ta jätaks lihasärgi vahele ja paneks riidesse. Engert tegi seda juhuslikult. Nahast lühikeste pükste ja põlvikutega lavale astudes kinnitas ta pakitud loengusaali, et vastupidiselt esinemistele on ta oma kolleegi nõuandeid südamele võtnud. "See on Baieri hõimude ametlik riietus, " sõnas Engert, kui tuba ujutas üle naer, "ja see on märk igasuguse publiku kõige suuremast austusest."

**********

Kunagi oli Florian kunagi vaikne, koomiksiraamatuid sööv kodutütar, ütleb tema õde Katharina. Need kaks kasvasid üles Müncheni Schwabingi rajoonis - Böömi enklaav, mida animeerisid läheduses asuvate ülikoolide üliõpilased. Nende isa oli pagar, kes rajas kohaliku jäätiseketi, ja nende ema müüs laste kasvatamiseks oma pere juuksurisalongi. Loitsu nimel elasid nad kõik lipulaeva Engert Ice kohal. Lapsed olid alati ringi tulemas, kuid "te ei teadnud kunagi, kas nad olid teie sõbrad jäätise tõttu või sellepärast, et nad teile meeldisid", ütleb Katharina, nüüd Müncheni esmatasandi arst.

Kui Engert oli keskkoolis, saatis nende isa, kes oli inglise keele tundide pärast mures, Londonisse aastakeeleõppesse. Engert tuli koju ekstravertne ja enesekindel. Peagi sattus ta isehakanud külma sõja nihilistite hulka, kes uskusid end praeguseks elavat, sest tuumakatastroof oli sobiv inimkonna pühkimiseks enne, kui keegi neist jõudis 30-aastaseks.

Suured küsimused universumi päritolu kohta erutasid Engertit ja füüsika näis leidvat vastuseid. Müncheni Ludwig Maximilians University ülikoolis staažikaks aastaks olid väljaku kaks tugisammast - elementaarosakesed ja astrofüüsika - tundnud, et tunnevad end igapäevasest elust liiga eemal, - ütles ta mulle. Tema pere naabrinaine oli aju-uurija ja ta ütles Engertile, et neuroteadus vajab füüsikuid, et välja tulevik sõltub uute vahendite leidmisest aju uurimiseks.

Müncheni väljaspool asuva Max Plancki neurobioloogia instituudi ja California ülikooli doktorandi ja järeldoktorina ehitas Engert käiku oluliste avastuste jaoks, kuidas rottide ja kurgumürkide neuronid muutuvad visuaalse ja elektrilise stimulatsiooni tagajärjel - õppimiseks olulised muutused ja mälu. Ta veetis kaks aastat kohandatud kahefotoonilise mikroskoobi kavandamisel, mille laser võib vale käsitsemise korral võrkkesta hävitada. Tüüpilise liigutusega teipis Engert labori kaitseprillid seina külge ja postitas nende kohale sildi, mis ütles: "Ainult vimpide jaoks".

Tema kingitus äri ja lõbutsemise žongleerimisele on suurendanud oma osa intramuraalsetes kommentaarides. 2002. aastal kirjutas Mu-ming Poo, kelle laboris Engert töötas postdoktorina, labori liikmetele laiskuse pärast kirja. "Võib olla mõni harv õnnelik kaaslane, nagu Florian, kes ... saavad mõnda aega elust rõõmu tunda ja ikkagi Harvardist tööpakkumist saada, " kirjutas Poo. "Kellelgi teisel laboris pole Floriani luksust ringi mängida."

**********

Valge Maja käivitas oma neuroteaduste missiooni, mida tuntakse BRAIN Initiative (aju-uuringuteks läbi uuenduslike neurotehnoloogiate arendamise kaudu) 100 miljoni dollari suuruse taotlusega kongressile. Riiklikud tervishoiuinstituudid andsid eelmisel sügisel 46 miljonit dollarit BRAIN-toetusi. Erinevad asutused nagu Riiklik Teadusfond, Kaitse Arengu Teadusprojektide Agentuur ning Toidu- ja Ravimiamet toetavad algatuse eesmärkidele vastavaid teadusuuringuid. Erasektoris on sellised ettevõtted nagu Google, GE ja GlaxoSmithKline pühendanud missioonile rohkem kui 30 miljonit dollarit.

Teadlased, kes on selle jõupingutusega seotud, näevad ette astmelise lähenemise, töötades ümarussidest (300 neuroni), beebi sebrakaladest ja puuviljakärbestest (igaüks 100 000) hiirteni (75 miljonit) ja ahvideni (6 miljardit makaakide jaoks) enne inimese Himaalaja tippkohtumist. aju (ligi 100 miljardit). Mõnes mõttes jätkub algatus kõigil neil rindel üheaegselt. Teadlased uurivad inimese aju osi, võttes samal ajal laboriloomade osas terviklikuma lähenemisviisi. Ja nad katsetavad mitmesuguste tööriistadega - laserid, üliõhukesed sondid, keemilised sildid, kõrgtehnoloogia ultraheli, valgusega aktiveeritavad molekulid, järgmise põlvkonna fMRI-d ja PET-skannerid - lootuses salvestada kõrge eraldusvõimega sügavalt sisemistest mitte- läbipaistvatest ajudest.

Chun, kes aitas veenda Valget Maja BRAIN-algatuse käivitamisel, on võrrelnud sebrakala tööd ekspressliftiga. "Me olime ikka esimesel korrusel, üritasime teisele korrusele pääseda, " räägib naine. "Siis läksime kuskilt kümnendale korrusele."

Alles Engerti paberil - ja järgmisel aastal Misha Ahrensilt, kes muutis sebrakalade mõttelugemise dramaatiliselt kiiremaks - oli veel üks mõte: "Arvasime, et OK, see algatus võiks olla võimalik, " ütles Chun. "Nende tehtud usuhüpe oli tohutu."

Ligikaudu 80 protsendil inimese haigusega seotud geenidest on vastsed sebrakalades. (Dr Dominik Paquet / Rockefelleri ülikool) Viimases ajukaardistamise edusammudes märgivad Howard Hughesi meditsiiniinstituudi teadlased vabalt ujuvas sebrakalades püsivalt neuroneid (magentat) tulistavaid märke. (Eric Schreiter, HHMI / Janelia teaduslinnak) See sebrakala aju vaade Londoni ülikooli kolledži meeskonnalt näitab piirkondi, kus neuronid kohtuvad (magenta) ja aksonite kimbud (rohelised). (Tom Hawkins ja Kate Turner UCL-i Wilsoni laboris saidi Zebrafishbrain.org osana)

Ta loodab, et inimeste tervise ja epilepsiaga seotud haiguste väljamaksed võivad tulla alles viie aasta pärast. Ravi vähem arusaadavate vaevuste jaoks - alates Parkinsoni ja Alzheimeri tõvest kuni autismi, skisofreenia ja traumajärgse stressihäireni - on kaugemal, kuid vaevalt kättesaadav. Võrreldes tervete inimeste rakke rakkude kaupa närvikahjustustega ajudega, saavad teadlased olla võimelised eraldama ahelaid, mille jaotus eeldab haigust. Need avastused võiksid soodustada uute ravimite ja raviviiside väljatöötamist. Sebrakala, mis on selgroogne ja millel on seega meie omaga sarnased ajud, on juba praegu teed juhtiv. Neid kasutatakse ravimite testimiseks ning ärevuse, une ja alkoholi kuritarvitamise neurobioloogia uurimiseks.

Engert jätab sellised meeleavaldused aga hea meelega teistele teadlastele. Ta ütleb, et pole kunagi asunud pildistama aju iga rakku. See oli lihtsalt „Maatriksi” eksperimendi lisand - lõhe, et vaigistada arutelu selle üle, kas selline salvestamine oli isegi võimalik. Teda veavad küsimused, millel pole ilmseid rakendusi: Kuidas sebrakala reageerib teatud tüüpi stiimulitele? Millised närviskeemid põlevad, kui kalad ujuvad, jahivad või kiskjaid põgenevad? Millised katsed pakuvad sebrakala õppimisel parimat pilti?

Ta soovib, et avalikkus ja poliitikud väärtustaksid neuroteadusi samadel põhjustel, nagu nad teevad Hubble'i kosmoseteleskoopi, suurt hadronite põrkajat või Marsi marsruuti. Ükski neist ei puuduta otseselt igapäevaelu, kuid neid rahastatakse, kuna universumi saladuste lahti mõtestamisel on ilu. Ta usub, et BRAIN-algatuse ülemüügi korral lükkavad otsingud tagasi. "Probleem, " ütleb ta, "on see, et kui me ei lahenda Alzheimeri ja Parkinsoni tõbesid, näib, et me ei suuda oma määratud ülesandeid täita ja inimesed võtavad raha ära ja ütlevad:" Tore proovida, ei mingit sigarit. ""

Mis puutub selle töö tõstatatud filosoofilistesse küsimustesse - kas aju uurimine õpetab meile midagi inimteadvuse olemuse või hinge idee kohta; kas teadus vähendab ühel päeval meie inimkonna asju algoritmilise koodi jahtumiseni - ta on agnostiline.

Me kohtusime ühel õhtul eredalt lillas majas, kus ta elab Bostoni Sümfoonia sopranina kuuvalgust pidava ravimiuurija Polina Kehayova ja nende 6-aastase tütrega. Läätsehautise ajal tuletas Engert meelde midagi, mida MIT-i keeleteadlane Noam Chomsky kunagi ütles: "Kui me ei suuda selgitada, miks prussakas otsustab vasakule pöörata, kuidas saaksime selgitada, miks inimene otsustab midagi teha?"

"Isegi kõige madalam putukas on suurepäraselt kohandatud instrument, mis on keerulisem ja huvitavam kui ükski arvuti, " rääkis ta mulle. "Ma mõtlen, kas te ei tahaks teada, kuidas selle aju töötab?"

Mõne päeva pärast Engertiga tegin mõned sammud tema aju toimimisse. Tema eesmärgid, nagu selgub, ei ole AJU algatuse jaoks nii piinlikud, kui ta mõnikord teeskleb, isegi kui ta motivatsioonid on erinevad. Kui teadlased näeksid ka juhtmeid: teadlased näeksid juhtmeid: aju iga vilkuva neuroni eluspildid võiksid hoida tohutut jõudu: õhukesed kiud, mida mööda neuronid signaale saadavad. Siis sa teaksid, kas konkreetsed neuronid rääkisid omavahel - ja võib-olla ka seda, mida nad rääkisid.

Ühel õhtupoolikul ülikoolilinnakus kõndis üks Engerti klassi õpilane Mariela Petkova mind üle hoovi molekulaar- ja rakubioloogia professori Jeff Lichtmani laborisse. Aknata ruumis oli terve sebrakala aju vaiguga jäigaks lõigatud ja teemantnuga lõigatud 30 000 üliõhukeseks viiluks. Skaneerivate elektronmikroskoopidega tehakse kõik lõigud ning kaheksa üliõpilast ja mitu vabatahtlikku - sealhulgas Petkova ema - Bulgaarias Internetis jälgivad neuraalseid "juhtmeid" käsitsi viiludelt viiludele. Teine professor Constance Cepko teeb täiendavat jälgimist, jälgides, kuidas fluorestsentsviirused levivad ajus. Kui ühendusskeem on valmis, paneb Engert selle peale oma vilkuvate neuronite kaardi. Seejärel analüüsib teoreetik Haim Sompolinsky juhtmete kaudu toimuva närviliikluse vooge, otsides põhimõtteid, mis seovad need liiklusharjumused konkreetse kala käitumisega.

Kui Engerti töö on tehtud, mis tema sõnul võib võtta 20 aastat, pole tal midagi enamat - või vähem - kuulsusrikast kui “virtuaalne kala”: tarkvara, mis jäljendab sebrakala aju täielikku tööd. Teadlased võisid valida mis tahes sensoorse sisendi segu - veetemperatuuri, valguse mustri, lähedal asuva röövlooma või kiskja tee - ja tarkvara algoritmid ei näitaks mitte ainult seda, kuidas tõeline kala reageerib, vaid ka seda, mis juhtus tema ajus, millisekundi jooksul millisekundi ja raku kaupa, enne kui ta seda tegi.

Ta on sisuliselt aru saanud, miks sebrakala pöördub vasakule.

**********

Reedehommikud toovad Engerti laborisse ainsa struktuuriülesande: iganädalane kõigi kätega kohtumine, kus 20 klassi õpilast ja postdokumendid tutvustavad üksteisele oma uurimistööd. Detsembri keskpaiga reedel, kui ma ringi olin, tõmbas Engert uisud selga, kandes bicepsi painutava Snoopy kujutisega T-särki ja sõnu “Tere tulemast püssinäitusele”.

Professor istus laua eesotsas ja põrkas pneumaatilisele toolile üles ja alla, nagu üks laps, kes ukse taga vanemate laua taga lehvis. "Vau, " ütles ta. "Mul on tunne, et ma vastutan."

Kuid sama kiiresti libises ta toolilt ja toanurka, kus ta võttis endale rolli, mida avalikkuses harvemini nähakse: oma teadlaste vaikse ja kannatliku cheerleadi rolli, teadlaste jaoks trassiväliseid maadeavastajaid, kellega ta varustab käiku ja seejärel ärasaatmine - helistage, kui saate! - meele täheväljadel.

Noored mehed ja naised käisid kordamööda oma uusima sebrakala töö slaidide peal: Siin on neuronid, mis vilguvad, kui kalad saavad kerge šoki. Siin visuaalsed näpunäited viivad nende aju koju, et liikumist hinnata. Siin on kiire kaamera tagurpidi jahvatusmasinal - see on uus tööriist, mis võib peagi lasta laboriliikmetel jälgida ajutegevust vabalt ujuvates kalades.

Engert esitas mõned leebed küsimused, kuid enamasti oli julgustust: “Hämmastav!” “Väga tore - metsaline tegevuses!” “Vaata seda! Siin on taju, tunnetus ja teadvus. Kala hing! ”

Üks klassi õpilane tõi välja, et rullbiskviidid Engerti igal jalal olid erinevat värvi ja eri värvi. Engert kooris uisud sokkide paljastamiseks - ühel jalal hall, teisel must. Siis võttis ta sokid seljast. Tema vasakul jalal oli suur varbaküüs punaseks värvitud, teised aga lillaks. Tema paremal jalal oli suur varbaküüs lilla ja teised punased. Kui tema tütar oli hiljutisel küünelaki katsel ema varbad ära kurnanud, oli isa pakkunud oma.