Генетика на завтрак
(Научные лайфхаки для повседневной жизни) - Модер Мартин - Страница 14

Если люди научатся лечить парализованных людей, в этом будет заслуга и рыбок данио-рерио.

Нервная система рыбок данио-рерио также обладает большей способностью к регенерации, чем наша. Но все же, если ее перерезать, это будет уже чересчур. В их спинном мозге находится большое количество нейронов, которые действительно вырастают заново. Но кое-что восстановить не удается, например нервную проводимость, которая отвечает за рефлекс бегства. К сожалению, что у рыбок данио-рерио исключение, то у людей является правилом. Через спинной мозг наш головной мозг сообщает мышцам, что они должны делать. Пережив травму спинного мозга, например, по причине тяжелого несчастного случая или неудачной операции, можно на всю жизнь остаться в инвалидном кресле. Мы пока не умеем сращивать разорванный спинной мозг пациентов. Но может статься, что мы научимся этому у рыбок данио-рерио. И вновь прозрачные личинки окажутся нам полезными. Ведь у них можно наблюдать, как работают живые нервные клетки.

Благодаря этому различные вещества можно проверить на способность стимулировать рост нервов. У рыбок, таким образом, уже нашли способы регенерировать непослушные нервы. При этом разрывы нервных волокон постепенно зарастают, и даже упрямый рефлекс бегства снова работает безупречно.

Если мы сумеем заставить парализованных людей вновь начать ходить, в научных статьях обязательно упомянут тот вклад, который внесли рыбки данио-рерио.

Последний известный случай, когда исцеление парализованного человека якобы имело место быть, был описан в Евангелии от Луки 5:17–26. Но это было давным-давно, да и опытную величину n=1 вряд ли стоит упоминать. Кроме того, рыбки данио-рерио не сыграли тогда никакой роли.

У рыбок данио-рерио хорошее сердце и сильные нервы. Но это еще не объясняет, откуда Якоб узнал, какие водоросли обожает Мария. Представьте себе, что другие люди могли бы видеть, о чем вы думаете. Например, ваша подруга в тот момент, когда спрашивает вас, не набрала ли она лишний вес. Или ваш трехлетний двоюродный брат, желающий узнать, понравился ли вам рисунок, на котором он запечатлел вашу персону. Положа руку на сердце, признайтесь, насколько серьезно вы вляпаетесь? К счастью, наша голова не прозрачная. И даже если бы это было так, мы бы не смогли увидеть, что прямо сейчас творят клетки мозга. Личинке данио-рерио подобная роскошь недоступна. С такой прозрачной головой ее мозг могут увидеть все, а в 2013 году японским ученым даже удалось визуализировать ее мысли [43]. Так что не сообщайте личинке данио-рерио пин-код от вашей банковской карты! Со своими 100 000 клеток мозга она в любом случае его не запомнит.

Когда нейроны выстреливают, в их мембранах открываются кальциевые каналы, заставляя кальций проникать в клетки. Японские исследователи изменили гены рыбки таким образом, что в особой области мозга — оптическом тектуме — подавался световой сигнал, как только кальций поступал в клетки мозга.

Оптический тектум отвечает за обработку визуальных сигналов. Генетическая модификация позволяет клеткам головного мозга зажигаться, как только они выстреливают. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) можно измерять активность мозга в течение продолжительного времени, но при гораздо более низком разрешении, и фМРТ практически не измеряет электрическую активность мозга, а только кровоток. С новым методом ученые стали совсем бессердечными: они размахивали едой перед носом у рыбки. При этом можно было наблюдать, как мозговая активность перемещается в ее голове. Когда еда двигалась слева направо, мозговая деятельность смещалась справа налево. Это уже считается чтением мыслей? Во всяком случае, на тот момент это было самое точное представление в реальном времени того, что происходит внутри мозга. И, скорее всего, никто все равно не захочет слушать мысли рыбы, у которой перед носом держат еду, но не дают съесть. Но, собственно, к чему такая зацикленность на мыслях рыб? Им известны секретные коды ЦРУ? Что, если после многолетних ресурсоемких исследований мы вдруг обнаружим, что они не могут сказать ничего интересного, кроме «бульк»?

В 2013 году Барак Обама запустил исследовательскую инициативу B.R.A.I.N. (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), или «исследование мозга через продвижение инновационных нейротехнологий». Целью проекта является ни больше ни меньше, как составление карты всего человеческого мозга — описание всех наших нервных клеток. Чем же они там занимаются весь день? Мы знаем об этом на удивление мало, потому что наш мозг очень, очень, очень сложный. Это наисложнейшая структура из всех, что мы когда-либо обнаруживали в этой вселенной. Последовательное картирование планировалось проводить, выбирая организмы со все более сложным строением мозга, начиная с нематоды С. elegans (302 нейрона), переходя к плодовым мушкам (250 тысяч нейронов) и личинкам данио-рерио (100 тысяч нейронов), мышам (75 миллионов нейронов), обезьянам (6 миллиардов нейронов у макак) и заканчивая человеком (86 миллиардов нейронов). Более глубокое понимание нашего мозга не только поможет ближе познакомиться с нашими самыми загадочными органами, но и будет способствовать открытию новых методов лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, аутизм, шизофрения, депрессия и других. Разумеется, в связи с этим могут возникнуть футуристически-этические дилеммы, от которых даже опытные любители научной фантастики в слезах бросятся искать мамочку.

Представьте себе, что вы невролог и живете в 2030 году. По утрам, когда вы просыпаетесь, робот-дворецкий чистит вам зубы, пока 3D-принтер распечатывает для вас одноразовую одежду на предстоящий день. Вы радостно усаживаетесь в свой беспилотный электромобиль, чтобы отправиться в свою компьютеризированную лабораторию. Сегодня большой день, вы впервые запускаете симуляцию человеческого мозга на суперкомпьютере. Вы включаете машину, загружаете программное обеспечение и нажимаете «Старт». Аплодисменты среди ваших коллег. Эта штука работает! Каждый симулированный нейрон ведет себя именно так, как можно было бы ожидать от настоящего. Шампанское открыто, грандиозные планы построены, оживленно ведутся дискуссии об исцелении всех возможных заболеваний мозга. Поздним вечером большинство ваших коллег уже дома или валяются в углу, напившись сильнее, чем обычно. Вы тоже чувствуете усталость, так что решаете выключить симуляцию и ехать домой. Но, когда вы собираетесь закрыть программу, на экране появляется текстовое сообщение: «Прошу, не выключайте, я слишком молод, чтобы умереть!»

Допустим, что на компьютере удастся смоделировать мозг человека с точностью 1:1, можно ли будет с ним общаться? А вдруг у него даже разовьется самое настоящее сознание? На эти вопросы так сложно ответить, что даже смиренные философы показывают средний палец, когда с ними заговаривают на эту тему.

В качестве посредника в споре должен выступать микроскопический червь-нематода С. elegans. Эти особи всего лишь в один миллиметр длиной бывают мужского пола, а также двуполыми. Их можно встретить практически повсюду. Копаясь в земле в саду, можете быть уверены, что действуете на нервы нескольким С. elegans. Этот червь придает особое значение точному количеству клеток в своем теле. Каждый индивид имеет ровно по 302 нейрона. Количество оставшихся клеток тела также является постоянным — 959 клеточных ядер у гермафродитов и 1031 у самцов. Идеальные предпосылки, чтобы стать первым живым существом, полностью воссозданным на компьютере! Open-Worm-Project, или проект «Открытый червь» — это проект с открытым исходным кодом, предназначенный для симуляции полностью функционального червя С. elegans на компьютере. Животное воссоздают в цифровом виде, клетка за клеткой, надеясь, что виртуальный червь будет вести себя в цифровой среде как настоящий. Самая большая проблема здесь — это мозг животного. Хотя связь между отдельными клетками мозга уже хорошо изучена, но будет ли симулируемый червь вести себя в точности как его реальный прототип? Чтобы это проверить, цифровой мозг червя скормили футуристической высокотехнологичной машине: роботу Lego.