Создана самая полная карта мозга мыши: шаг к мечте понять человеческий разум?

МАДРИД - История науки навсегда изменилась в один прекрасный день летом 2011 года в английском особняке под названием Чичли-Холл. Два десятка экспертов по мозгу и специалистов по изучению структур размером в миллионные доли миллиметра собрались там, чтобы обсудить возможное сотрудничество. Испанский нейробиолог Рафаэль Юсте встал и предложил проанализировать все нейроны, один за другим. Исследовать лишь горстку, заявил он, все равно что пытаться смотреть телевизор, глядя на один пиксель. Эта идея казалась квиксичной, но она превратилась в BRAIN Initiative, проект правительства США, бюджет которого на сегодняшний день составляет около 3 миллиардов фунтов стерлингов. Его последние результаты, опубликованные в прошлую среду, впечатляют: это первая практически полная карта мозга мыши. Мечта о покорении органа человеческой мысли теперь гораздо ближе: "Испанский врач Сантьяго Рамон-и-Кахаль в 1888 году начал составлять карту мозга, в одиночку, у себя дома в Барселоне. Он начал с органов птиц, так как его семья часто ела курицу на ужин. Затем он перешел к мышам, кроликам и еще теплым трупам детей, собранным в мадридской больнице Inclusa. Кахаль усовершенствовал химический коктейль для окрашивания тканей и первым увидел под микроскопом, что нервная система состоит из отдельных клеток - нейронов. На протяжении десятилетий он рисовал их от руки, классифицируя по сросшимся формам. Результаты, полученные в среду, свидетельствуют о том, что наука сделала экспоненциальный скачок вперед. Консорциум из сотен ученых использовал передовые технологии, чтобы автоматически проанализировать более четырех миллионов клеток, одну за другой, выявить их тип и впервые точно определить, где они расположены. Это самая полная карта мозга млекопитающих". "Рафаэль Юсте, профессор Колумбийского университета в США, называет эти новые результаты, опубликованные в десятке исследований в журнале Nature, "впечатляющими". Обладая списком всех нейронов, можно считать мозг "Розеттским камнем", - говорит Юсте, имея в виду камень, на котором были высечены египетские иероглифы, позволившие расшифровать их в XIX веке. Все клетки одного и того же животного имеют одну и ту же книгу рецептов, ДНК, в которой содержатся инструкции по созданию строительных блоков жизни - белков. Однако внутри одного человека существуют тысячи самых разных типов клеток - от нейронов в мозге до красных кровяных телец в крови. Объяснение заключается в том, что каждая клетка читает разные страницы одной и той же книги рецептов. В 2015 году китайско-американский биофизик Сяовэй Чжуан из Гарвардского университета изобрел новую технологию под названием Merfish, которая позволяет определить местоположение каждой клетки и выяснить, какие страницы ДНК считываются с нее. Это называется пространственной транскриптомикой. Юсте утверждает, что Чжуан заслуживает Нобелевской премии. "Американский консорциум, возглавляемый нейробиологом Хонкуи Цзэном и самой Сяовэй Жуан, описал 34 класса и более 5300 типов клеток в мозге мыши - органе размером с горошину. Он весит едва ли полграмма, но содержит около 70 миллионов нейронов. Однако его сложность меркнет по сравнению с самой сложной структурой на Земле - человеческим мозгом, в котором насчитывается около 86 миллиардов нейронов с триллионами связей между ними. "Испанский биолог Альберт Кардона и его хорватская коллега Марта Златич в марте составили первую карту полного мозга личинки плодовой мушки - структуры, в которой всего 3016 нейронов и 548 000 связей между ними, называемых синапсами. "Работа, которая сейчас публикуется, впечатляет: она представляет собой почти полную карту мозга мыши", - говорит Кардона из Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже (Великобритания). "Ее важность заключается в том, что мышь - это животное, наиболее изучаемое в лаборатории в качестве модели функционирования человеческого мозга и его заболеваний. Отныне все исследования на мышах и других видах, таких как обезьяны и мы, люди, могут проводиться на плечах этого нового гиганта", - аплодирует биолог. "Нейробиолог Хункуи Ценг признает трудности. "В ближайшем будущем мы не сможем получить карту человеческого мозга в разрезе синапсов. У нас пока нет технологии с нанометровой точностью, которая могла бы масштабироваться до размеров человеческого мозга. И массив данных будет настолько огромен, что проанализировать его сейчас будет практически невозможно", - объясняет Зенг, директор Института Аллена по изучению мозга в Сиэтле. Американский физик Эмерсон Пью, умерший в 1981 году, выразил этот парадокс в округлой фразе: "Если бы человеческий мозг был настолько прост, что мы могли бы его понять, мы были бы настолько просты, что не смогли бы его понять". Зенг не столь пессимистичен. Я думаю, что мы можем понять многие аспекты работы человеческого мозга, такие как ощущения, движения, различные эмоциональные состояния и определенные степени интеллекта", - говорит она. Новые результаты доступны в общедоступной базе данных "Атлас клеток мозга Аллена". Пользователи могут искать конкретные типы клеток и их точное местоположение. Авторы утверждают, что этот поток данных поможет пролить свет на множество заболеваний, таких как аутизм, шизофрения, рассеянный склероз, нервная анорексия и табачная зависимость. В 1891 году Сантьяго Рамон-и-Кахал начал включать в свои рисунки нейронов маленькие стрелки, чтобы обозначить направление движения информации. Кахаль предположил, что нервные клетки получают импульсы через отростки, называемые дендритами, и передают их через удлиненный отросток, называемый аксоном. Он открыл основные составляющие человеческого мышления. Его ученик Рафаэль Лоренте де Но позже сформулировал идею о том, что мозг состоит из множества нейронов, связанных между собой цепями. Результаты, полученные в среду, включают данные, которые невозможно было представить себе столетие назад. Карта мыши показывает, какие нейроны обладают способностью соединяться с другими нейронами: так называемый projecteome. По словам Кардоны, она показывает, "как информация перемещается и преобразуется в мозге". "Испанский нейробиолог Оскар Марин руководит Центром нарушений нейроразвития в Королевском колледже Лондона. Он также настроен оптимистично. "У нас еще нет полной карты мозга, но мы все ближе и ближе подходим к этой возможности. И в конце концов мы получим ее и на людях", - прогнозирует он. В 2021 году исследователи BRAIN Initiative опубликовали первый проект атласа клеток мозга мыши. В октябре этого года консорциум объявил о первых результатах применения этих методов на человеческом мозге. Марин, один из немногих испанских ученых в престижном Королевском обществе Великобритании, предупреждает, что одного атласа будет недостаточно. "Даже если мы получим полную карту всех типов клеток в мозге, всегда будут существовать различия между особями одного вида. Я думаю, что эти межиндивидуальные различия - важная часть биологии, хотя мне кажется, что с помощью тех же методов, которые описаны в этой работе, мы скоро сможем воспроизводить эти результаты на разных особях", - говорит Марин. Не существует такого понятия, как единый человеческий мозг. "By Manuel Ansede"© EL PAÍS, SL"