Kutatási projektek Az agy tervének drága álma - WELT
Az emberi agyban neuronok és kapcsolatok milliárdjai vannak. De nem csak ezért az agy térképének elkészítése olyan kihívás, amelyet nem szabad lebecsülni
Forrás: kép-szövetség/Eibner-Presse
Az agyat fel kell térképezni az Egyesült Államokban, sőt Európában újra létre kell hozni. Nagy a remény a több milliárd dolláros kutatási projektekben, de a kritika is.
A bejelentés könnyen származhatott egy tudományos-fantasztikus filmből: az európai tudósok úgy döntöttek, hogy újjáteremtik az emberi agyat. Az idegsejtek milliárdjait és az összekapcsolások milliárdjait kell feltölteni egy számítógépre - mintha ezt magától értetődőnek tartanák.
A Human Brain Project (HBP) egyike annak a két hatalmas kutatási projektnek, amelyet az Európai Unió (EU) támogatni szeretne a „kiemelt kezdeményezéssel”. Minden egyes projektre egymilliárd eurót kell költeni.
De hogy a pénz önmagában elegendő-e ahhoz, hogy az emberi agy projekt tíz éven belül sikeres legyen, az továbbra is heves vita tárgya a globális kutatóközösségben. Egyes tudósok szerint a projekt mögött több fikció áll, mint a tudomány.
„Az agy egy nagyon összetett rendszer. Nem olyan könnyű újrateremteni ”- mondja Moritz Helmstädter a müncheni Max Planck Neurobiológiai Intézetből. Az idegtudós évek óta kutatja az egér agyát, és azon dolgozik, hogy elkészítse számtalan áramkörének térképét.
Kidolgozott agytérkép
Ez önmagában mamut feladat. Három hónap alatt a Max Planck Intézet modern mikroszkópjainak csak 10 000 sejt összekapcsolódását sikerül feltérképezni, összesen tízmillió szinapszissal. De a mű még korántsem ért véget: A képek kiértékelése többször annyit vesz igénybe.
Mivel még erősebb elemzési módszereket kell kidolgozni. Tehát több hónapos munkát kell terveznie 10 000 idegsejt feltérképezéséhez. Az egér agyának nemcsak néhány tízezer, hanem 75 millió sejtje van.
És ez csak az egér agya. Mivel az emberi agyban lényegesen több, körülbelül 86 milliárd idegsejt van. De az amerikai adminisztrációt sem ijesztik meg ilyen számok. Bejelentette saját kutatási projektjének megkezdését, amely várhatóan hasonló dimenziókat fog felvenni.
A kutatóknak elkészíteniük kell az agy összes idegkapcsolatának térképét. Ez a cél annyi pénzbe kerülhet az Egyesült Államok kormányának, mint az Emberi Agy Projekt: A résztvevő kutatók úgy vélik, hogy évi 300 millió dollárba kerül. Tíz év alatt körülbelül 3 milliárd dollárba kerülhet az idegrendszer Google Maps.
Repüléstől emberig
Még ezek az óriási összegek sem csökkenthetik sok kutató és politikus lelkesedését. Depresszió, Alzheimer, Parkinson-kór - az agy részletes térképének köszönhetően ezeknek a betegségeknek valamikor gyógyíthatónak kell lenniük. Ha azonban megkérdezi Partha Mitra idegtudóst, az amerikai New York-i Cold Spring Harbour Laboratóriumot, sok támogató figyelmen kívül hagyott egy lényeges tényt.
„A terv a férgek, a legyek és az egerek idegrendszerének feltérképezése volt. Eredetileg soha nem beszéltünk az emberi agyról ”- mondja Mitra. Továbbra sem lennének technikai eszközök az emberi agy feltérképezéséhez.
Az olyan képalkotó módszerek, mint a mágneses rezonancia tomográfia, túl alacsony felbontásúak lennének. És az olyan invazív módszerek, mint amelyeket a laboratóriumi állatoknál használnak, egyszerűen nem megvalósíthatók az embereken. "Egyszerűen nincs szó elektródák behelyezéséről egy élő ember agyába" - mondja Mitra.
Nagy reményekkel
Elképzelhetetlen lenne Katrin Amunts élő embereken végzett munkája is. Elektronmikroszkóp alatt vizsgálja az agy apró darabjait. A Forschungszentrum Jülich idegtudósa az elhunyt agyadományozóktól kapja meg az idegszövetet. Az emberi agy projekt részeként feltételezhetően feltérképezi az emberi agyat.
„Két és fél év alatt JuBrain atlaszunk alapján kifejlesztünk egy„ HBP atlaszt ”, amely számos eszközt kínál a kutatók számára. Az agyatlasz állítólag információt nyújt a sejtek felépítéséről, kapcsolatairól és az agy minden egyes területén lévő hírvivő anyagokról ”- mondja Amunts.
Biztos benne: Az emberi agy projekt nagyszerű eredményeket hoz - még akkor is, ha egyes műszaki követelmények még nem teljesülnek.
A technológia határai
Mivel a jelenlegi technikai lehetőségek korántsem elegendőek az emberi agy egyszerűen újrateremtéséhez, még akkor sem, ha a térkép már készen állt. Csak az egér idegkapcsolatainak utánzása százszor annyi adatot tartalmazna, mint amennyit a Google jelenleg a szerverein tárol.
De ez még nem minden. Az emberi agy projektnek nemcsak az idegsejteket és azok kapcsolatait kell feltérképeznie, hanem az összes hírvivő anyagot és minden ioncsatornát is.
Ez a herkulesi feladat nem rémíti meg az Amuntokat. „Nagyon konkrét elképzeléseink vannak arról, hogyan alakul a számítógép teljesítménye az elkövetkező években. Ha a technológia a várakozásoknak megfelelően halad előre, akkor egy nagyon összetett rendszert is képes lesz megismételni, mint például az agy "- mondja Amunts.
A Genom Projekt
Már lenyűgözően bebizonyosodott, hogy a műszaki fejlődés milyen mértékben képes felgyorsítani a kutatásokat. Az európai és az amerikai agyprojekthez hasonlóan az Emberi Genom Projekt is mamut vállalkozás volt. Ezért gyakran használják összehasonlításként.
1990-ben egy nemzetközi tudóscsoport úgy döntött, hogy a genom dekódolásán dolgozik. 15 év alatt meg akarták elemezni a teljes emberi DNS-t, ez volt a durva ütemterv.
A szekvenciaelemzésben elért jelentős előrelépés azonban lehetővé tette a kutatók számára, hogy már 2003-ban befejezhessék projektjüket - a tervezettnél két évvel korábban.
Nehéz összehasonlítás
Nemcsak a tudomány, hanem az ipar is gyorsan profitált az eredményből. A genomelemzések régóta fontos gazdasági témává váltak. "Minden egyes dollár, amelyet az emberi genom megfejtésére fordítottak, 140 dollárt hozott gazdaságunknak" - mondta Barack Obama amerikai elnök, amikor az amerikai kutatási projektet támogatta.
Mitra vonakodik a népszerű összehasonlítástól. Sem az Egyesült Államok, sem az európai kutatási projekt nem hasonlítható össze az Emberi Genom projekttel.
„Abban az időben jól átgondolt kutatási cél volt: az emberi genom meghatározása. A jelenlegi projektekben azonban nemcsak a pontos céldefiníciók hiányoznak, hanem a bevett kutatási módszerek is ”- mondja Mitra.
Minden vita ellenére legalább egy dolog világos: a két nagy agyi projekt támogatóinak nagy terve van. Hogy mennyit érhetnek el sok pénzzel és buzgalommal, csak néhány év múlva fog kiderülni. A megfejtett agy álma valószínűleg sokáig fikció marad, mint a tudomány.