​Oamenii de știință încearcă să mapeze creierul ca să-l putem încărca într-un calculator

Suntem în 2015 și nu știm să mapăm nici măcar creierul unui șoarece, darmite pe al unui om.

Nimeni nu știe, de fapt, cum funcționează circuitele creierului, a zis într-un interviu cu Motherboard neurologul Shawn Mikula, care a descoperit recent o metodă revoluționară de conservare a creierelor pentru scanare. „În general, creierul de mamifere e o cutie neagră misterioasă pentru știință."

Sunt mai multe motive pentru care vrem să mapăm conexiunile din creierul uman sau orice alt creier. Dacă ar înțelege cum lucrează creierele la nivel neuronal, oamenii de știință speră că ar putea descoperi cauzele unor boli precum Alzheimer și schizofrenia.

Cercetătorii de la Universitățile Washington și Harvard au reușit să producă o diagramă completă a creierului uman prin scanări MRI și un joc online jucat de voluntari. Dar niciuna dintre încercări n-au reușit să furnizeze tranzacții sinaptice microscopice exacte între neuroni, de care e nevoie pentru a înțelege cum funcționează creierul la bază.

Singura tehnologie disponibilă pentru reprezentarea circuitelor de neuroni e miscroscopia electronică, care taie creierul în felii foarte subțiri și le reprezintă sub un microscop de electroni, după care lipește imaginile la un loc. În ciuda imaginilor foarte detaliate, feliile subțiri taie circuitele neuronale mai mari care înconjoară creierul și nu pot fi capturate într-o singură felie, distorsionând imaginea precisă a neuronilor mai mari. Prin concentrarea pe neuronii mai mici, individuali, se pierde imaginea completă.

Totuși, în luna mai, Mikula a publicat un studiu în care descria o metodă de a pregăti creierul cu o nouă soluție chimică, pentru a putea fi reprezentat în detaliu fără să fie tăiat.

În cadrul experimentelor electronice microscopice, mostrele de creier au fost pătate cu metale grele precum osmiul, ca să reacționeze cu razele de electroni ale microscopului puternic. Dar pentru că soluția de metal greu nu a putut penetra profund membrana creierului, cercetătorii au fost obligați să taie creierul în mostre subțiri de douăzeci de nanometri. Prin mai multe încercări și eșecuri, Mikula a descoperit că dacă în soluție se adaugă formamidă, soluția poate penetra profund un creier de șoarece.

Considerată o piatră de hotar în domeniul conservării creierului, metoda lui Mikula – cunoscută sub numele de BROPA – a depășit o barieră în ce privește prepararea microscopiei electronice și poate deschide multe uși în domeniul reprezentării creierelor de mamifere mai mari, cum e cel de porc sau de om.

„Ca să mapezi fără ambiguități conexiunile neuronale trebuie să te poți uita la orice colț din același creier cu o rezoluție nanometrică", ne-a zis într-un e-mail Albert Cardona, cercetător neurolog la Tabăra de Cercetare Janelia din Maryland. „Până acum, cercetătorii puteau reprezenta doar bucățele mici cu ajutorul microscopiei cu electroni, din cauza limitărilor de pregătire și a celor tehnologice. Lucrarea lui Mikula depășește problemele de pregătire."

Metoda BROPA e doar un mic pas spre maparea creierului, pentru că nu destăinuie cum e organizat creierul. Dar Mikula crede că e un instrument necesar progresului. Cu ajutorul metodei BROPA, Mikula speră să mapeze în întregime un creier de șoarece în viitorul apropiat.

Mikula susține că memoria unei prime ediții a unui atlas al creierului de șoarece va fi în jur de 40 până la 60 petabiți, sau 40 de milioane până la 60 de milioane de gigabiți. Mărimea memoriei unui creier de om e de câteva mii de ori mai mare de atât.

Mikula speră ca, după ce scanează un creier de șoarece, să ajungă să mapeze și un creier de marmotă, cam în zece ani. Nu poate estima, deocamdată, când se va ajunge la maparea unui creier de om, dar e optimist.

„Știu că se va întâmpla și asta, pentru că tensiunea crește", a zis Mikula. „În curând, guvernele vor scoate bani și vor finanța o echipă care să mapeze creierul uman la nivel microscopic."

Neurologii se întreabă deja ce alte tehnologii vor fi fezabile când maparea va fi completă. Vorbesc despre încărcarea unui creier în calculator. Atunci se va putea fabrica un fel de inteligență artificială, cu amintirile și personalitatea unui individ introduse într-un sistem artificial de operare. Practic, se vor putea face clone digitale ale oamenilor.

Procesul de încărcare al creierului în calculator e unul controversat, dar foarte aproape de a deveni realitate.

Susținătorii acestui proces, printre care se numără și Hayworth, argumentează că mintea individuală nu înseamnă mai mult decât relații și comportamente ale neuronilor, iar aceste conexiuni neuronale pot fi translate în algoritmi într-un sistem de operare din calculator.

Dar scepticii ca Mikula cred că e imposibil, din cauza complexităților din creier care trec dincolo de neuroni.

Mikula speră că descoperirea lui și viitoarele progrese în domeniu ne vor ajuta nu să conservăm creierul uman prin încărcarea lui pe calculator, ci să examinăm condiția umană.

„Va fi o trezire care ne va ajuta să înțelegem cine suntem", a zis Mikula. „Poate că unele persoane preferă introspecția sau alte metode pentru a afla cine sunt, dar eu prefer chestia asta: să văd cine suntem la nivel neuronal."

Traducere: Oana Maria Zaharia

Mai multe despre creier:
Fotografii cu primele operații pe creier Un neurolog vrea să-și încarce tot creierul într-un calculator Facebook construiește un creier artificial inteligent cu ajutorul informațiilor tale