Anderthalb Jahre nach seiner Präsidentschaft forderte John F. Kennedy US-Wissenschaftler auf, die Amerikaner bis zum Ende des Jahrzehnts zum Mond zu bringen. Barack Obama hat kürzlich in seiner Rede über die Lage der Union angedeutet, was seine Version sein könnte, nach dem Mond zu greifen - er möchte, dass Wissenschaftler das Rätsel des Gehirns lösen.
Obamas Mission wäre ein schwererer Aufzug.
Er ging nicht viel ins Detail, sondern nannte die Hirnforschung als herausragendes Beispiel dafür, wie die Regierung "in die besten Ideen investieren kann". Aber letzte Woche füllte eine Geschichte in der New York Times von John Markoff viele Lücken . Obamas größter Ehrgeiz heißt Brain Activity Map - es wird bereits einfach als BAM bezeichnet - und es würde einen massiven Forschungsaufwand erfordern, an dem Neurowissenschaftler, Regierungsbehörden, private Stiftungen und Technologieunternehmen mit dem wirklich entmutigenden Ziel beteiligt sind, herauszufinden, wie Das Gehirn erzeugt tatsächlich Gedanken, Erinnerungen und Bewusstsein.
Eine Antwort auf Alzheimer?
Es wird erwartet, dass das Weiße Haus seinen großen Plan bereits im nächsten Monat als Teil seines Haushaltsvorschlags offiziell bekannt gibt. Die Spekulation ist, dass es in den nächsten 10 Jahren bis zu 3 Milliarden US-Dollar kosten könnte.
Jetzt scheint es eine merkwürdige Zeit zu sein, Projekte mit einem Preis von 300 Millionen Dollar pro Jahr zu platzieren, was mit der Budget-Hacking-Sequestrierung zu erwarten ist, die später in dieser Woche einsetzt. Deshalb hat Obama, obwohl er die Details nicht genau wusste, die Mission zur Hirnkartierung mit dem Humangenomprojekt verglichen - einer wichtigen Forschungsinitiative, die von der Bundesregierung finanziert wurde, um alle Gene in der menschlichen DNA zu kartieren. Letztendlich kostete es 3, 8 Milliarden US-Dollar, aber es erreichte sein Ziel zwei Jahre früher, im Jahr 2003, und brachte der Wirtschaft bis 2010 laut einer Wirkungsstudie 800 Milliarden US-Dollar zurück.
Keine Frage, dass die BAM einen tiefgreifenden Einfluss darauf haben könnte, Wissenschaftlern zu helfen, zu verstehen, was im Gehirn vorgeht, um Depressionen, Schizophrenie oder Autismus zu verursachen. Und es könnte sicherlich ein Segen für Pharmaunternehmen sein, die Milliarden ohne Glück ausgegeben haben, um ein Heilmittel für die Alzheimer-Krankheit zu finden. Seit 1998 gab es mehr als 100 erfolglose Versuche, eine Behandlung für Alzheimer zu finden, von der bis 2050 voraussichtlich 115 Millionen Menschen auf der ganzen Welt betroffen sein werden.
Es dreht sich alles um die Werkzeuge
Natürlich gibt es viele medizinische Gründe, um zu versuchen, das Gehirn zu enträtseln, aber wie sehen die Aussichten realistisch aus? Sicher, Gehirnscans haben Wissenschaftlern geholfen zu erkennen, welche Teile des Gehirns bei verschiedenen Verhaltensweisen aktiver sind, aber das ist eine 30.000-Fuß-Ansicht. Es sagt ihnen so gut wie nichts darüber aus, wie einzelne Gehirnzellen Informationen übertragen, und noch weniger darüber, wie neuronale Netze diese in Verhalten umwandeln.
In den letzten Jahren haben Forscher große Fortschritte beim Verständnis der Organisation des Gehirns durch das Human Connectome-Projekt erzielt, das von den National Institutes of Health finanziert wird. Damit soll jedoch eher eine statische Karte neuronaler Verbindungen erstellt werden.
Der nächste entscheidende Schritt besteht darin, in Echtzeit zu sehen, wie Informationen über diese Verbindungen verarbeitet werden und welche verschiedenen Neuronen Teil dieses Prozesses werden. Oder wie der Harvard-Biologe George Church, einer der Wissenschaftler, die BAM letztes Jahr in einem Artikel vorgeschlagen hatten, erklärte: „Wir wollen nicht nur die Drähte sehen, sondern auch die Botschaften, die über die Drähte gehen.“
Entscheidend ist, wie schnell eine Technologie entwickelt werden kann, die es Wissenschaftlern ermöglicht, einen Denkprozess zu verfolgen, indem jeder einzelne der Tausenden und möglicherweise Millionen beteiligten Neuronen aufgezeichnet wird. Die aktuelle Technologie ermöglicht es ihnen, die Aktivität von ungefähr 100 Neuronen gleichzeitig aufzuzeichnen. Dies ist ein viel zu kleiner Abschnitt des neuronalen Netzwerks, um vieles erklären zu können. Wie Greg Miller kürzlich in einem Artikel auf der Wired- Website feststellte, sind mehrere hochmoderne biologische oder Nanowerkzeuge in Arbeit, darunter eines, das „Hunderttausende von Nanodrahtelektroden in flexible Folien verpacken könnte, die sich an die Oberfläche von anpassen das Gehirn und belauschen Neuronen mit minimalen Gewebeschäden. "
Ist größer wirklich besser?
Viele Neurowissenschaftler werden begeistert sein, wenn die BAM finanziell unterstützt wird. Aber nicht alles. Einige haben bereits darauf hingewiesen, dass man es wirklich nicht mit dem Human Genome Project oder der Mission zum Mond vergleichen kann. Beide Bemühungen waren zwar sehr herausfordernd, hatten jedoch klar definierbare Ziele. Aber wie identifizieren Sie den Erfolg für die BAM? Würde die Fähigkeit, die Aktivität von Hunderttausenden von Neuronen aufzuzeichnen, wirklich erklären, wie das Denken geschieht? Niemand weiß es wirklich.
Andere Wissenschaftler befürchten, dass die BAM mit ihrem hohen Bekanntheitsgrad die Kosten anderer neurowissenschaftlicher Forschungen senken könnte. Einige Autoren haben sogar das Gefühl der Gedankenkontrolle geweckt, zumal eine der beteiligten Regierungsbehörden DARPA ist, die Agentur des Verteidigungsministeriums, die experimentelle Technologie finanziert.
Gary Marcus, der im The New Yorker schreibt , vertritt die Ansicht, dass ein Projekt wie die BAM effektiver sein könnte, wenn es nicht so monolithisch wäre. Er argumentiert, dass es in fünf kleinere Projekte aufgeteilt werden sollte, die sich jeweils auf einen anderen Aspekt der Gehirnfunktion konzentrieren.
Er warnt jedoch auch davor, dass der Kongress das Geld für ein großes neurowissenschaftliches Projekt nicht aufbringen kann, da dies ironischerweise die Gefahr einer Abwanderung von Fachkräften birgt. Im Januar hat eine Gruppe europäischer Länder mehr als 1 Milliarde US-Dollar für ihr großes neurowissenschaftliches Vorhaben, das Human Brain Project, zur Simulation aller Prozesse eines Gehirns in einem Computer bereitgestellt.
Schreibt Marcus:
„Unabhängig davon, ob es sein großes Ziel erreicht oder nicht, wird das europäische Projekt mit Sicherheit zu einer erheblichen Anzahl kleinerer wissenschaftlicher Fortschritte führen. Wenn die USA nicht mitziehen, verlieren wir unseren Vorsprung in den Neurowissenschaften und werden wahrscheinlich in einigen der größten bahnbrechenden Branchen wie künstlicher Intelligenz auf menschlicher Ebene und direktem Gehirn-Computer aufholen Schnittstellen - obwohl beide Bereiche ihren Ursprung in den USA haben. “
Rätsel
Hier sind einige andere neuere Erkenntnisse aus der Hirnforschung:
- Von Mäusen und Männern, die Mäuse beobachten: Forscher von Stanford konnten die Gehirnaktivität von Mäusen in Echtzeit verfolgen, nachdem sie ihr Gehirn mit fluoreszierenden Proteinen geschnürt hatten. Sie konnten beobachten, welche Teile ihres Gehirns glühten, als sie um einen Käfig liefen.
- Bedeutet das, dass ein Vogel ein Lied im Kopf stecken lassen kann ?: Und ein Team von Wissenschaftlern der Duke University stellte fest, dass Vögel, die singen und Geräusche imitieren können, Gene in ihrem Gehirn haben, die sich ähnlich wie menschliche Gehirne ein- und ausschalten können.
- Sie beleuchtet eine Gebärmutter: Zum ersten Mal zeigten MRTs von sich entwickelnden menschlichen Föten Kommunikationssignale zwischen verschiedenen Teilen ihres Gehirns. Wissenschaftler der Wayne State University in Michigan hoffen, dass ihre Forschung zu frühen Therapien für Autismus und ADHS führen wird.
- Bisher ist jedoch noch nichts darüber bekannt, wie der Fuß in den Mund kommt: Forscher der Universität von Kalifornien in San Francisco hatten den Sprachprozess anhand der Nerven, die Kiefer, Lippen und Zunge steuern, aufgezeichnet und das neuronale Netzwerk aufgebaut, das ihn ermöglicht für diejenigen, die den Kehlkopf manipulieren.
- Sprechen Sie über einen Proteinschub: Es gibt eine biologische Erklärung dafür, warum Frauen mehr reden als Männer. Studien haben gezeigt, dass Frauen durchschnittlich 20.000 Wörter pro Tag sprechen, während Männer durchschnittlich etwa 7.000. Laut einer Studie, die letzte Woche im Journal of Neuroscience veröffentlicht wurde, kann dies daran liegen, dass sie dazu neigen, einen höheren Proteinspiegel in ihrem Gehirn zu haben, der mit der verbalen Kommunikation in Verbindung gebracht wird.
Videobonus: Ein BBC-Journalist bekommt einen Rundgang durch die Verkabelung in seinem eigenen Gehirn.
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