https://frosthead.com

Kako prozirna riba može pomoći u dekodiranju mozga

U televizijskim napomenama iz istočne sobe Bijele kuće 2. travnja 2013., predsjednik Obama otkrio je znanstvenu misiju veličanstvenu poput programa Apollo. Cilj nije bio svemir, već granica, pomalo i čudesno: ljudski mozak. Obama je izazvao „najmaštovitije i najučinkovitije istraživače“ nacije da u stvarnom vremenu preslikaju treperenje svih 100 milijardi živčanih stanica u mozgu žive osobe, putovanje duboko u neuronski kosmos koji nikada nije bio pokušao u tako finoj mjeri. Panoramski prikaz udaranja električnih impulsa kroz mozak mogao bi dovesti do novih novih shvaćanja kako mislimo, pamtimo i učimo i kako će bolesti od autizma do Alzheimerove bolesti preusmjeriti naše mentalno okruženje. "Imamo šansu poboljšati živote ne samo milijuna", rekao je predsjednik, "nego i milijardi ljudi na ovoj planeti."

Iz ove priče

Preview thumbnail for video 'The Future of the Brain

Budućnost mozga

Kupiti

Povezani sadržaj

  • Šok valovi mogu stvoriti opasne mjehuriće u mozgu
  • Povezivanje više uma moglo bi pomoći oštećenom mozgu da ozdravi

Sljedećeg mjeseca, šest milja od Bijele kuće, profesor s Harvarda po imenu Florian Engert zgrabio je mikrofon i, ispred glavnih svjetskih neuroznanstvenika, proglasio Obamin napor u biti beskorisnim. "Sada imamo te podatke", rekao je Engert, koji je u sobi punoj profesorskih blejzera i kardigana nosio mišićnu košulju s koje se pružao širok pogled na ispucale bicepse. "Otkrili smo da zapravo i nisu baš toliko korisni." ("Mislim da je snimanje čitavog mozga samo gomila bika ----", kako mi je kasnije rekao.) Drugim istraživačima on mora zvučali su kao izdajice.

Engert, koji ima 48 godina, bio je u osnovi prva osoba na planeti koja je promatrala mozak na način kako je Obama zamislio. On i njegove kolege učinili su to znanstveno-fantastičnim eksperimentom koji je zabilježio svaku trunku moždane aktivnosti u prozirnu bebu zebrafish, značajan podvig objavljen samo godinu dana ranije u znanstvenom časopisu Nature . Jer je Engert sugerirao da je predsjednikova moždana potraga nalik na nešto slično kao što se John Glenn vratio iz orbite i rekao JFK-u da se ne muči s slijetanjem na Mjesec.

"On bi trebao biti zagovornik", kaže Miyoung Chun, molekularni genetičar i izvršni direktor Fondacije Kavli, vodeći podupirač neuroznanosti. "Mnogi drugi neuroznanstvenici slave ono što je uspio postići, ali on to sam isključuje."

Ali Engert je pokušavao poentirati: Smatranje cijelog mozga, prema njegovom mišljenju, nije nužno najbolji put do novih otkrića o tri kilograma mesa između naših ušiju. „Možete pronaći uzorke, nizove, grozdove, korelacije i područja udaraca. A što onda? ”Rekao mi je. To je puno podataka bez puno razumijevanja.

Bijela kuća - i mnogi znanstvenici - polagali su previše nade, pomislio je Engert, na preuskoj ideji kako razumjeti mozak. U pitanju su njegove kritike pitanja ne samo metoda, već i samih ciljeva neuroznanosti. Koliko bismo trebali očekivati ​​da se u svom životu razumijemo o pojavama poput sjećanja, sna i svijesti? Što bi najviši poziv na terenu trebao biti? Treba li to biti lijek za bolest ili su druge upute istrage jednako vrijedne?

Engert pokreće polemiku, pogotovo kada je on u njenom središtu. Opasna je igra za akademika, ali spasi ga znanost. Prošlog rujna Obamina administracija dodijelila mu je jednu od najvećih grantova nove moždane misije, pomažući ga vođom vrlo napornog napora koji ne može prestati gubiti.

**********

Tisuće, ako ne i milijuni ćelija mozga, moraju razgovarati jedni s drugima da osoba izvrši čak i najosnovniji zadatak, poput podizanja čaše vode. Stanice razmjenjuju poruke u obliku električnih impulsa koji se kreću milisekundnim brzinama duž mreža vlakana koje se protežu u svakoj regiji mozga. Gotovo svakog trenutka, to jest, mozak Pekinga telefonira svojim Helsinkijima, a na konferenciji su dovedeni La Paz i Kampala. Smatra se da ovi krugovi aktivnosti podliježu nekim od najvećih misterija mozga: kako čuvamo i sjećamo se sjećanja; kako osjećamo emociju; kako neuroni kodiraju podatke iz naših osjetila i kako se prikupljaju na temelju tih podataka kako bi se orkestriralo ponašanje; kako se ti sklopovi mijenjaju kod ljudi koji imaju psihijatrijsku i neurološku bolest.

Do nedavno, znanstvenici su mogli istodobno snimiti samo nekoliko stotina neurona, čak i u laboratorijskim životinjama. Oni su to učinili utapanjem elektroda u svaku od tih stanica. Ali što više stanica pokušate pratiti odjednom, to je veći rizik od ubijanja životinje ili skraćivanja elektronike. Sigurni, funkcionalni MRI uređaji slikaju cijeli mozak, ali oni prate razinu kisika u krvi, a ne električnu aktivnost, a rezolucija je suviše gruba za proučavanje krugova na staničnoj razini. Zbog toga je Engertov rad iz prirode na bebi zebrafish iz 2012. godine sletio s kitom pljuska. Njegov tim je pronašao način da zabilježi čitav mozak životinje pomicanjem fMRI-ja i preciznošću elektroda po ćeliji.

Zebrafish su slatkovodne minice koje su podrijetlom iz potoka koji probijaju rižama kroz Ganges, u Indiji i Bangladešu. Na zapadu su plave i zlatno ribane ribe poznatije kao vaše osnovne početne akvarijske vrste. 1970-ih znanstvenici su u tim neupadljivim stvorenjima vidjeli izrade sljedeće velike laboratorijske životinje. Zebrafish se uzgaja brzo, košta malo i ima gene kojima je lako manipulirati. I prvih nekoliko dana svog života zebre, ribe i mozgovi dođu do kraja. Kako bi čitali umove bebe zebrafish, znanstvenici su kasnije shvatili, sve što morate učiniti je pogledati.

Nakon godina pokušaja i pogrešaka, Engert i njegovi članovi laboratorija povukli su divlji eksperiment. Engert ga je kod nazvao "Fish in The Matrix", nakon znanstvene fantastične filmske trilogije o ljudima koji misle da vode običan život, ali zapravo su zapečaćeni u mahunama, a mozak im je spojen na stroj za virtualnu stvarnost. Eksperiment je imao za cilj jedno osnovno pitanje: Što se događa s mozgovima bebe zebrafish dok uče?

U početku nije bilo jasno da li iko može naučiti bebu zebra ništa. Engert i njegovi kolege godinama su pokušavali izazvati trajne promjene u ponašanju tako što su ribama pružali blage šokove ili ih nagrađivali alkoholom ili kokainom, ali sve to nije uspjelo. Ali, instinkt, zebrice plivaju protiv struje, refleks koji ih sprečava da se operu u nečistu rižu ili, što je još gore, u more. Što ako bi znanstvenici mogli natjerati ribu da pomisli da ovaj žičani refleks ne radi ispravno? Bi li se riba naučila prilagoditi?

Istraživači su dobili liniju genetski inženjernih zebri, čiji neuroni bljeskaju zeleno kad pale vatru; stanice proizvode fluorescentnu boju koja svijetli svjetlije u prisutnosti kalcijevih iona, koji se ulijevaju kad se stanica raspaljuje. Riba je morala biti nepomična, tako da se zeleni bljeskovi ne bi zamaglili pod mikroskopom i još uvijek imaju iluziju slobode.

Engert i dvojica njegovih postdoksova, Misha Ahrens i Ruben Portugues, paralizirali su ribu toksinom zmijske otrove i suspendirali je u vodi u bistroj petrijevoj posudi. Kako bi oponašali vizualni doživljaj plivanja u potoku postavili su projekcijski ekran ispod petrijeve posude i prikazali skup pokretnih šipki. Od elektroda zakrpljenih do živaca u ribljom repu, istraživači su osjetili što mozak poručuje da radi, iako se sam rep zapravo nije mogao pomaknuti. Računalo je usporilo šipke kad je riba lepršala - ili mislila da leprša - svojim repom, pa će dobiti vizualni znak da uspješno drži svoje mjesto u pokretnoj vodi.

Zatim je došlo do ispiranja mozga. Kada je riba "plivala", istraživači su previše usporili šipke ili preokrenuli svoje staze, sa ciljem da životinja naredi da pomisli kako joj je rep postao super jak. Ili su učinili da rešetke usporavaju premalo, potapajući ribu misleći da joj je rep nenormalno slab. U svakom slučaju, riba je nadoknađivala ili je smanjivala rezove ili ih povećala: sve što je bilo potrebno da ostane stavljena u virtualni tok. Ne samo da su zebrice nakon što su zebra ponovno kalibrirali svoje repne prste, kasnije su se sjetili da su to učinili: Učili su. Kad su znanstvenici ribi dali pauzu od deset sekundi, a zatim vratili brzinu šipke u svoju stvarnu postavku, riba je u početku hvatala repove kao da su ili prejaki ili preniski.

(Samuel Velasco / 5W Infographics) (Samuel Velasco / 5W Infographics) Mozak zebrafish za vrijeme plivanja (Florian Engert) Mozak zebrafish za vrijeme vizualne stimulacije (Florian Engert) Zebrafish je popularan među biolozima u razvoju još od 1970-ih. Ribe tjedno odlažu 100 do 200 jaja, koja prerastu u ličinke jedne pedesete veličine prikazane ovdje. (Adam Parslow / Heath Laboratory, Walter i Eliza Hall Institut za medicinska istraživanja)

Videozapisi s 100.000 neurona ribe, snimljeni snažnim mikroskopom, prikazuju polja svjetlucave zelene boje, koja svjetlucaju na područjima koja su povezana s vidom, kretanjem i učenjem. Posebno se istaknuo skup moždanih stanica koje nisu imale jasnu vezu s vidom ili pokretom, a bljesnuo je tek kad su ribe shvatile da su repovi slabiji ili jači od očekivanih. Engert je teoretizirao da su te ćelije igrale ulogu u „iznenađenju“ ili „otkrivanju pogreške“.

Tim je u radu zabilježio brojne pomake, ali najviše pozornosti privuklo je tehničko čudo snimanja u cijelom mozgu. Nikada prije nisu znanstvenici imali slike u svim neuronima žive životinje. "Tehnologija je bila tu da napravi taj eksperiment, ali nitko je nije imao", rekao mi je Joseph Fetcho, Cornell profesor koji je postigao mnogobrojni napredak u neuroznanosti zebrafish. "Samo je Florian bio dovoljno orah. To je njegov način na koji je "Život idi kući" pristup životu. "

**********

Kad sam se pojavio u laboratoriji Engert na drugom katu zgrade Harvard BioLabs, pozdravio me i rekao: "Pokazat ću ti nešto stvarno smiješno." Izveo me iz zgrade i niz asfaltnu stazu na neku stranu vrata škole Harvard Divinity. Na laminiranom kartonu na vratima vrata pisalo je: "Ne pušite u roku od 25 stopa od ulaza u zgradu." Ali na samim vratima bio je još jedan znak: "Nije ulaz."

Gledao je moje lice kako bi se uvjerio da registrujem kako se drugi znak može razumno pročitati da negira prvi. Tada je izmamio odrugljiv, promukao smijeh. Kad sam ga pitao mogu li se fotografirati, on je nestrpljivo priznao pazeći da su oba znaka još vidljiva. Potom je zapalio cigaretu American Spirit, pušio dim u strehi Divinity Hall-a i upalio kameru svoj najbolji nestašan dječački osmijeh.

Engert je za mene, minijaturno, glumio jedno od njegovih najdražih javnih ličnosti: grablje u komediji o ponašanju, šarmer čije je loše ponašanje tako konačno bezazleno da na kraju samo njegovi optuživači izgledaju glupo. Priče koje voli pričati o sebi uključuju uske bijege iz jedne ili druge sorte fussbudget ili prude. Harvard, sa svojom ugašenom reputacijom, velikim egovima i tviterašnim modnim imperativima, nudi mu posebno učinkovitu foliju. Kad su se kolege žalile na njegovo klizanje kroz zgradu BioLabs, osoblje za održavanje postavilo je natpise “No Rollerblading”. Oni su sišli nakon što je on postao mandat.

Jednog popodneva primijetio sam bič iz kože s drvenom rukom iza Engertovog stola, a kad sam ga pitao što tamo radi, zgrabio ga je, spustio se na noge i otpustio pukotinu naušnice koja je izbacila par zaprepaštenih studenata iz svojih sjedala. "Vidite kako reagiraju, kako odjednom brže rade?", Našalio se. Istina, netko mu ga je s ironijom dao. Engert je poznat po vrlo dugom povodcu koji daje članovima laboratorija. Najinventivnija nauka, smatra, dolazi u okruženju u kojem sjajni neovisni mislioci mogu slobodno potjerati svoje najfantastičnije ideje, čak i ako ne uspiju.

Adam Kampff, student dodiplomskog studija astrofizike, odmjeravao je prijelaz na neuroznanost za doktorat 2002. godine, kad mu je Engert dao kreditnu karticu s Harvarda i rekao mu da laboratoriju izgradi dva fotonski mikroskop, kontracepciju lasera i ogledala čija montaža zahtijeva magnum tehničke spretnosti. Mikroskopi koji ispaljuju dva impulsa infracrvenog svjetla u jednoj točki vrednuju se zbog čistih slika koje imaju fluorescentno obojene ćelije, poput onih koje zeleno blješte u genetski modificiranim zebrama.

Engert se tada uputio u Berkeley, gdje je upravo završio postdoktorsko zajedništvo, kako bi mogao voziti svoj motociklistički motocikl Honda Shadow cross-country natrag u Cambridge.

"Dok ga nije bilo, mislim da sam potrošio oko 300 000 $", rekao mi je Kampff. "Gledajući unatrag, idite:" Čekaj, to je ludo ", rekao je Kampff, koji je ostao doktorat i postdoktor s Engertom, a sada je direktor laboratorija u Sainsbury Wellcome Centru, institutu za neuroznanost na University Collegeu u Londonu. "Ali to je bila najbolja stvar koja mi se dogodila."

Za javne razgovore iz 2009. godine koje je Engert održao u sklopu svoje kandidature za posao, jedan mu je kolega savjetovao da preskoči mišicu i obuče se. Engert je - u Lederhosenu. Kad se popeo na pozornicu u kožnim kratkim hlačama i čarapama do koljena, uvjeravao je da je upakovana predavaonica da je, suprotno izgledima, uzeo k srcu savjet svog kolege. "Ovo je svečana haljina bavarskih plemena", rekao je Engert, dok je soba preplavila smijeh, "a to je znak najvišeg poštovanja prema bilo kojoj publici."

**********

Florian je jednom bio miran kućni dom koji proždire stripove, kaže njegova sestra Katharina. Njih dvoje odrasli su u minhenskom kvartu Schwabing, boemskoj enklavi koju su animirali studenti sa obližnjih sveučilišta. Otac im je bio pekar koji je osnovao lokalni lanac sladoleda, a njihova majka prodala je frizerski salon svoje obitelji kako bi odgajala djecu. Zbog čarolije svi su živjeli iznad vodećeg broda Engert Ice. Djeca su uvijek dolazila okolo, ali „nikad niste znali jesu li vam prijatelji zbog sladoleda ili zato što su vam se svidjeli“, kaže Katharina, sada liječnica primarne njege u Münchenu.

Kad je Engert bio u srednjoj školi, njihov otac, zabrinut zbog njegovih ocjena engleskog, poslao ga je u London na godinu dana učenja jezika. Engert se vratio kući ekstrovertiran i samopouzdan. Ubrzo se našao u gomili samozvanih nihilista hladnog rata koji su vjerovali da žive za trenutak jer je nuklearna katastrofa bila sposobna izbrisati ljudski rod prije nego što je bilo koji od njih navršio 30 godina.

Velika pitanja o podrijetlu svemira uzbuđivala su Engerta, a činilo se da fizika ima odgovore. S druge godine, na Münchenskom sveučilištu Ludwig Maximilians, dva stupa polja - elementarne čestice i astrofizika - osjećala su se "previše odvojenim od svakodnevnog života", rekao mi je. Susjed njegove obitelji bio je istraživač mozga i rekao je Engertu da je neuroznanost potrebna fizičarima da budućnost polja ovisi o izumu novih alata koji će zaviriti u mozak.

Kao diplomski student i postdoktorski istraživač na Institutu Max Planck za neurobiologiju izvan Münchena i na Kalifornijskom sveučilištu, Engert je izgradio opremu za važna otkrića kako se neuroni u štakora i pupoljaka mijenjaju kao odgovor na vizualnu i električnu stimulaciju - mijenja mišljenje ključno za učenje i sjećanje. Dvije je godine dizajnirao prilagođeni dvofotonski mikroskop čiji bi laser, ako nije pravilno rukovan, mogao zapuniti mrežnice. Tipičnim gestom, Engert je sigurnosnim naočalama laboratorija prislonio na zid i iznad njih stavio znak na kojem je pisalo: "Samo za Wimps."

Njegov dar za žongliranje poslom i užitkom potaknuo je svoj dio intramuralnih komentara. 2002. godine Mu-ming Poo, u čijem je laboratoriju Engert radio kao postdoktor, napisao je pismo kojim laže članove laboratorija zbog lijenosti. "Možda ima nekoliko rijetkih sretnika poput Florijana, koji ... mogu neko vrijeme uživati ​​u životu i još uvijek dobiti ponudu za posao s Harvarda", napisao je Poo. "Nitko drugi u laboratoriju nema Florijanov luksuz da se igra okolo."

**********

Bijela kuća pokrenula je svoju misiju neuroznanosti, poznatu kao BRAIN Initiative (za istraživanje mozga putem unaprjeđenja inovativnih neurotehnologija), sa zahtjevom od 100 milijuna dolara Kongresu. Nacionalni zavodi za zdravstvo prošle su jeseni dodijelili bespovratne potpore u iznosu od 46 milijuna dolara, a agencije jednako različite kao Nacionalna zaklada za znanost, Agencija za napredne istraživačke projekte u obrani i Uprava za hranu i lijekove podržavaju istraživanja u skladu s ciljevima inicijative. U privatnom sektoru tvrtke kao što su Google, GE i GlaxoSmithKline su za ovu misiju posvetili više od 30 milijuna dolara.

Znanstvenici koji su uključeni u taj napor predviđaju pristup kladionicama, radeći od okruglih crvi (300 neurona), dječjih zebra i voćnih muha (100 000 svaki) do miševa (75 milijuna) i majmuna (6 milijardi za makaku) prije nego što su sazvali Himalaju od čovjeka mozak (gotovo 100 milijardi). Na neki način inicijativa se sada odvija na svim tim frontovima istovremeno. Znanstvenici proučavaju dijelove ljudskog mozga, dok u laboratorijskim životinjama koriste cjelovitiji pristup. I eksperimentiraju s nizom alata - laseri, ultratanke sonde, kemijske oznake, visokotehnološki ultrazvuk, molekule koje se aktiviraju svjetlošću, fMRI-ovi nove generacije i PET skeneri - u nadi da će snimati s velikom razlučivošću duboko u netransparentnim mozgovima.

Chun, koji je pomogao uvjeriti Bijelu kuću da pokrene Inicijativu BRAIN, uspoređivao je posao zebra s ekspresnim dizalom. "I dalje smo bili na prvom katu, pokušavajući doći do drugog kata", kaže ona. "Onda smo se niotkuda spustili na deseti kat."

Tek kad su Engertovi radovi - i još jedne godine, Miše Ahrens, koji je učinio čitanje zebrafija dramatično bržim - da smo mislili: "U redu, ova bi inicijativa mogla biti moguća", rekao je Chun. "Skok vjere koju su načinili bio je ogroman."

Oko 80 posto gena povezanih s ljudskom bolešću ima protuvrijednost u zebrici. (Dr. Dominik Paquet / Sveučilište Rockefeller) U posljednjem napretku za mapiranje mozga, istraživači s Medicinskog instituta Howard Hughes trajno obilježavaju ispaljivanje neurona (magenta) u slobodno plivajuću zebru. (Eric Schreiter, HHMI / Janelia Research Campus) Ovaj mozak zebrafish, iz tima sa University College London, pokazuje regije gdje se susreću neuroni (magenta) i snopovi aksona (zeleni). (Tom Hawkins i Kate Turner u Wilson laboratoriju na UCL-u kao dio Zebrafishbrain.org)

Očekuje da će se isplati za zdravlje ljudi, za stanja poput epilepsije, moći dogoditi za samo pet godina. Liječenje manje razumljivih tegoba - od Parkinsonove i Alzheimerove bolesti do autizma, šizofrenije i post-traumatskog stresnog poremećaja - dalje je, ali jedva da je nedostupno. Usporedbom mozga zdravih ljudi, stanica po stanicu, s onima s živčanim poremećajima, znanstvenici mogu biti u mogućnosti izolirati sklopove čiji raspad prefigurira bolest. Ta otkrića mogla bi potaknuti razvoj novih lijekova i terapija. Zebrafish, koji su kralježnjaci i stoga imaju mozak sličan našem, već vode na put. Koriste se za testiranje lijekova i za proučavanje neurobiologije tjeskobe, sna i zlouporabe alkohola.

Engert je, međutim, sretan što takav posao ostavlja drugim znanstvenicima. Kaže da se nikada nije opredijelio za snimanje aktivnosti u svakoj ćeliji mozga. Bio je to samo dodatak eksperimentu „Matrica“ - čaršija koja je ušutjela raspravu o tome je li takvo snimanje uopće moguće. Vođena su pitanjima bez očigledne primjene: Kako zebrafish reagira na određene vrste podražaja? Koji neuronski krugovi pucaju kada ribe plivaju, love ili bježe predatore? Koji eksperimenti nude najbolji pogled na učenje zebra?

Želi da javnost i političari cijene neuroznanost iz istih razloga kao što to čine Hubble svemirski teleskop, Veliki hadronski sudarač ili Mars veslač. Ništa od toga ne dotiče svakodnevni život izravno, ali financira ih jer postoji ljepota u razotkrivanju misterija svemira. Vjeruje da će se potraga vratiti ako se inicijativa BRAIN prevlada. "Problem je, " kaže on, "ako ne riješimo Alzheimerove i Parkinsonove bolesti, to će izgledati kao da nismo uspjeli u postavljenim zadacima i ljudi će oduzeti novac i reći:" Lijep pokušaj, nema cigare. "

Što se tiče filozofskih pitanja koja postavlja ovo djelo - hoće li nas proučavanje mozga naučiti bilo čemu o prirodi ljudske svijesti ili ideji duše; hoće li znanost jednoga dana smanjiti stvari našeg čovječanstva na hladnu računicu algoritamskog koda - on je agnostik.

Upoznali smo se jedne večeri u svijetlo ljubičastoj kući u kojoj živi s Polinom Kehayovom, istraživačicom droga koja se obasjava mjesecima kao bostonska simfonijska sopranistica, i njihovom 6-godišnjom kćeri. Tijekom jela od leće, Engert se prisjetio nečega što je jezikoslovac MIT-a Noam Chomsky jednom rekao: "Ako ne možemo objasniti zašto se žohar odluči skrenuti lijevo, kako možemo objasniti zašto se ljudsko biće odluči nešto učiniti?"

"Čak je i najniži insekt spektakularno dobro prilagođen instrument koji je složeniji i zanimljiviji od bilo kojeg računala", rekao mi je. "Hoću reći, ne biste li željeli znati kako njegov mozak funkcionira?"

Nakon nekoliko dana s Engertom, malo sam se uputio u funkcioniranje njegovog mozga. Ispada da njegovi ciljevi nisu baš tako neprikladni za BRAIN inicijativu kao što se on ponekad pretvara, čak i ako su njegove motivacije različite. Žive slike svakog treperavog neurona mozga mogle bi imati ogromnu snagu, kaže, ako bi i znanstvenici vidjeli žice: tanka vlakna duž kojih neuroni šalju signale. Tada biste znali jesu li određeni neuroni razgovarali jedan s drugim - a možda i ono što su govorili.

Jedno poslijepodne u kampusu, jedna od studentica Engertove Mariela Petkova, prošetala me dvorištem do laboratorija Jeffa Lichtmana, profesora molekularne i stanične biologije. U sobi bez prozora, čitav mozak zebra ukočen je smolom i rezao dijamantskim nožem na 30 000 super tankih kriški. Skenirajući elektronski mikroskopi slikaju svaku krišku, a osam studenata i nekoliko dobrovoljaca - uključujući Petkovu mamu, putem Interneta iz Bugarske - pretražuju neuronske žice rukom od kriške do kriške. Druga profesorica, Constance Cepko, dodatno će pratiti gledajući kako se fluorescentni virusi šire u mozgu. Nakon što je dijagram ožičenja gotov, Engert će na njega staviti svoju kartu treperavih neurona. Haim Sompolinsky, teoretičar, analizirat će tokove neuronskog prometa preko žica u potrazi za načelima koja povezuju te prometne obrasce sa specifičnim ponašanjima riba.

Kad Engertov posao bude završen, a za koji kaže da bi mogao potrajati 20 godina, on neće imati ništa više - ili manje - slavnog od „virtualne ribe“: softvera koji oponaša cjelokupni rad mozga zebra. Znanstvenici su mogli birati bilo koju mješavinu osjetilnih ulaza - temperaturu vode, uzorak svjetlosti, put obližnjeg plijena ili grabežljivca - a softverski algoritmi pokazali bi ne samo kako će reagirati prava riba, već i ono što se dogodilo u njezinom mozgu, milisekundi milisekundi i stanica po ćeliju, prije nego što je to učinio.

Shvatio je, u biti, zašto zebref skreće lijevo.

**********

Petak ujutro donosi samo strukturu građe u Engertov laboratorij: tjedni sastanak svih ruku, na kojem se 20 učenika i postdoktorata međusobno upoznaju sa svojim istraživanjima. U petak, sredinom prosinca, kad sam bio naokolo, Engert je zakucao na klizaljke, noseći majicu s likom Snoopyja koji bicep ispisuje i riječi "Dobrodošli u emisiju Gun".

Profesor je sjeo na vrh stola i odskočio gore-dolje na pneumatskoj stolici, poput djeteta koji se zavijao za roditeljskim stolom. "Wow", rekao je. "Osjećam se kao da sam glavni."

Ali jednako brzo skliznuo je sa stolice i ušao u kut sobe, gdje je preuzeo ulogu koja se manje često viđa u javnosti: onu tihe i strpljive navijačice za svoje istraživače, istraživače izvan tragova, on opremi opremu, a zatim otpreme - nazovite kad možete! - na zvjezdana polja uma.

Mladići i žene su se izmjenjivali klikajući kroz slajdove svog najnovijeg djela zebrafish: Evo neurona koji trepere kada riba doživi blagi šok. Evo, vizualni znakovi namještaju mozak da bi procijenili kretanje. Ovdje je brza kamera na glodalici okrenuta naopako, novi alat koji će uskoro omogućiti članovima laboratorija da prate moždane aktivnosti kod riba koje slobodno plivaju.

Engert je postavio nekoliko nježnih pitanja, ali uglavnom je postojalo ohrabrenje: „Iznenađujuće!“ „Vrlo lijepo - zvijer na djelu!“ „Pogledajte to! Percepcija, spoznaja i svijest ovdje. Duša ribe! "

Učenik je rekao da su klizaljke na Engertovim nogama različite boje i dizajna. Engert je skinuo klizaljke i otkrio čarape - sive na jednoj nozi, crne na drugoj. Zatim je skinuo čarape. Na lijevoj nozi, veliki nokat na nogu bio je obojen crveno, a ostali ljubičasto. Na desnom nogu, veliki nokat na nogu bio je ljubičaste boje, a ostali crveni. Kad mu je kćer iscrpila majčine prste u nedavnom eksperimentu lakiranja noktiju, otac ju je ponudio.

Kako prozirna riba može pomoći u dekodiranju mozga