Провідні нейронауковці світу об’єднують зусилля заради вивчення мозку — точно у такий самий спосіб, як це роблять фізики, коли полюють за новими елементарними частинками.
Міжнародна лабораторія з дослідження мозку (International Brain Laboratory, IBL), яка відкрилась 19 вересня, об’єднала у гігантське співробітництво 21 передову нейролабораторію в Європі та Сполучених Штатах. Мета цього грандіозного проекту — зрозуміти, як працює мозок, вивчаючи один й той самий тип поведінки, спільної для всіх тварин, — добування їжі. Лабораторії Wellcome Trust у Лондоні та Simons Foundation у Вашингтоні разом виділили понад $12 млн на перших п’ять років роботи IBL.
Цей пілотний проект повинен струсонути основи сучасної нейронауки, адже в окремих лабораторіях вчені досліджують лише окремі нейронні мережі, аналізуючи прості форми поведінки. “Віртуальна” лабораторія IBL, своєю чергою, вивчатиме мозок миші в цілісності й те, як він породжує складні види поведінки в динамічному середовищі, що відтворює природні умови.
В проекті використають чипи, які фіксують електричні сигнали одразу від тисяч нейронів, а також інші технології, які тільки щойно з’являються, як-от оптогенетичний інструментарій, що дає змогу контролювати нейрони за допомогою світла. “Це новий підхід, який обіцяє нові важливі здогадки про роботу мозку та поведінки”, — каже Тобіас Бонгофер, директор Інституту нейробіології Макса Планка у Мартінсріді (Німеччина), який є також членом ради правління в лабораторії Wellcome Trust.
Великі нейронаукові проекти насправді важко назвати рідкісними. У 2013 р. Європейська комісія анонсувала 10-річний проект “Людський мозок” (Human Brain Project) вартістю понад €1 млрд, а в 2014 р. президент США Барак Обама оголосив про створення ініціативи “BRAIN” (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies — “Дослідження мозку за допомогою передових, іноваційних нейротехнологій”), яка отримала фінансування у розмірі $110 млн доларів на перший рік роботи. Починаючи з 2003 р., Інститут нейронауки ім. Пола Аллена у Сіетлі (Вашингтон) створює комплексні мапи роботи мозку та нервових мереж. Японія, Китай та інші країни також планують власні ініціативи у цій сфері.
Утім, лише IBL функціонує на тих самих принципах, що й великомасштабні фізичні проекти, такі як ATLAS та CMS при Європейській організації з ядерних досліджень (CERN). У 2012 р. науковці CERN повідомили про відкриття бозону Гіґґса. Щоб протестувати передбачення Стандартної моделі, фізики елементарних частинок, ці співробітництва об’єднали зусилля теоретиків та експериментаторів із сотень лабораторій по усьому світу.
Як і гігантські проекти CERN, IBL функціонує на основі горизонтальних зв’язків з майже щоденними веб-конференціями. Замість групового консенсусу, команди прийматимуть рішення шляхом простої згоди. “Ніхто не зможе зупинити запропонованого експерименту, якщо він дуже чітко не обґрунтує, чому цей експеримент загрожує катастрофою”, — каже Александр Пуже, член команди IBL та теоретик з Женевського університету в Швейцарії.
За словами нейронауковця Андреаса Герца з Університету Людвіґа Максиміліана в Мюнхені (Німеччина), “нейронаука застрягла на дослідній фазі”. Мета IBL – генерувати і протестувати об’єднані теорії про те, як мозок закодовує та опрацьовує інформацію. Ці теорії мають шанси стати аналогом Стандартної моделі в фізиці.
З погляду об’єднання теорії і практики, IBL, однак, важко назвати унікальним серед схожих великих нейронаукових проектів, — вказує нейроанатом Кетрін Амунтс з Юліхського дослідницького центру в Німеччині, яка також очолює наукову раду європейського проекту “Людський мозок”.
Учасники проекту, зокрема експерти з аналізу даних та нейронауковці-теоретики та експериментатори, присвячуватимуть йому близько 20% свого робочого часу. Протягом найближчих двох років IBL планує створити інформаційні засоби для автоматичного поширення даних між вченими, а також розробити надійний експериментальний протокол для базових завдань під час вивчення поведінки гризунів, які добувають собі їжу. Учасники співробітництва зобов’язані реєструвати свої експерименти перед їхнім початком, а їхні результати будуть миттєво доступні усій спільноті учасників IBL.
Оскільки зміна навіть найменшого параметра може вплинути на поведінку тварин, експериментальний протокол повинен врахувати усі можливі чинники, починаючи від раціону мишей і кількості світла й закінчуючи типом поверхні, на якій вони сплять. Кожен експеримент буде повторений як мінімум двічі в різних лабораторіях, перш ніж його результати офіційно оголосять. “Такий підхід дасть змогу вирішити кризу повторюваності результатів експерименту”, — зазначив Крістоф Кох, директор Інституту нейронауки ім. Пола Аллена.
Розширення IBL за межами її пілотної фази потребуватиме понад $12 млн, — признається Пуже. Після визначення експериментального протоколу наступною фазою проекту стане тестування специфічних теорій, які пояснюють, як мозок інтегрує різноманітну інформацію і приймає рішення в кожний конкретний момент. Керівництво IBL сподівається залучити більше лабораторій і розширити спектр досліджуваної поведінки.
Alison Abbott
Researchers unite in quest for ‘standard model’ of the brain
Nature, 19.09.2017
Зреферував Євген Ланюк
19.09.2017