Полёт мысли

      В ноябре 2013 г. в одном из самых престижных научных журналов «Nature» была опубликована знаковая статья “Head start” (*Nature, vol. 503, 7 November, 2013, p.5). Здесь – её вольный пересказ и, отчасти, авторская интерпретация.
 
       В статье говорится о переломном моменте в изучении мозга: в связи с появлением новых нейротехнологий и интенсификацией исследований в этом направлении, появился «свет в конце тоннеля», –  надежда на то, что в обозримом будущем мы узнаем о тайнах мозга, этого самого сложного творения природы.
       В октябре того же года стартовали два проекта по созданию искусственного мозга, – американский (B.R.A.I.N.), и европейский (Human Brain Project).
       В первом заявляется, что будет изучена активность каждого нейрона в мозге, для чего планируется использование специальных наносенсоров, дающих большое пространственное разрешение. На этот проект было запрошено 1 биллион долларов (!), но его старт был неудачным, – он признан недостаточно научно обоснованным, а также отчасти потому, что его потеснил проект “Apollo” (там же, p.26). Однако работы по проекту будут продолжаться.
       В то же время второй, европейский, обладает большим запасом прочности, он включает 135 партнеров – институтов из Европы, а также отдельных научных групп из США, Японии, Израиля. Он рассчитан на десять лет и является самым крупным проектом по симуляции (моделированию) человеческого мозга, с бюджетом в €72 млн (запрашивали 1,19 млрд евро). Координация проекта возложена на Федеральную политехническую школу Лозанны (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) в Швейцарии. У проекта есть подробный десятилетний план действий, разделённый на этапы. К тому же он имеет уже немалый научный задел, поскольку туда входят участники проекта "Blue Brain", начавшего работать ещё в мае 2005 г. в той же Лозанне. Вот цитата из интервью директора этого проекта Генри Маркрама (Henry Markram), данного им компании BBC в 2009 г.: «Нет ничего невозможного в создании человеческого мозга, и мы сделаем это через 10 лет. Если мы всё выполним правильно, он будет разговаривать, проявлять интеллект и вести себя подобно человеку».
       В человеческом мозге находится около 100 млрд нейронов и около 100 трлн синаптических связей между ними. В статье, опубликованной в «Nature», ставится вопрос о том, реально ли создание искусственного мозга человека? Ведь о нём, как таковом, известно пока немного, и симуляция человеческого мозга будет базироваться в основном на знаниях о мозге грызунов (у Маркрама это мышь). В то же время, например, одна из самых «человеческих» структур в нашем мозге, определяющая уникальные личностные свойства, – фронтальная кора, у нас составляет 29% от всего неокортекса, а у низших млекопитающих всего 7-9%; клеточный состав и связи, а также нейронная активность, а значит, и функции этой области у нас и у них не идентичны. Кроме того, и это, пожалуй, главное, – у нас есть речь, и мы за это дорого «заплатили», утратив многое из того, что есть у животных. Наличие речи настраивает все функции мозга на особую «волну» (этот абзац, в основном, - авторская интерпретация).
       Исследование мозга человека требует неинвазивных (неповреждающих) методов, которые лишь с недавнего времени стали набирать силу, правда, весьма стремительно. Это, прежде всего, компьютерная томография, магнитно-резонансная томография и другие нейровизуализации, а также магнито-электроэнцефалография.
       Но в Европейском проекте всё это предусмотрено, насколько можно судить. Будут использованы top-down и down-top подходы. Т.е., сначала будет осуществляться «разборка» целого мозга на составляющие его системы, они, в свою очередь, на подсистемы, отдельные нейронные кластеры, и т.д., вплоть до селективных мембранных ионных каналов и их субъединиц (top-down). Далее, все данные, полученные с помощью электрофизиологических, анатомических и клеточно-молекулярных методов, будут загружаться в суперкомпьютер для анализа, пока без четкой схемы организации всей системы. Затем произойдёт обратное соединение всего этого в единое целое, но так, чтобы воспроизводились реальная архитектура и функции мозга  (down-top).  Тут-то и начнётся самое сложное. Это будут осуществлять учёные 15-ти субпроектов. Планируется использовать все факты, полученные как на животных, так и на человеке. В одном из главных подпроектов будут отобраны добровольцы, с  которых, во время решения ими различных задач, будут снимать показатели с помощью неинвазивных методов; они будут своеобразным «референтным мозгом» на котором будут тестироваться все экспериментальные данные. На основе этих исследований будет осуществляться «настройка» всей системы. Другой субпроект будет создавать роботы, чтобы обеспечить «тела», на которых можно будет проверять работу искусственного мозга, следя за поведением этих необычных существ. Только тогда можно будет оценить, достиг ли цели этот полёт мысли...

      Как подчеркивается в статье, главные прорывы в понимании механизмов работы мозга будут, как и прежде, появляться из лабораторий отдельных исследователей, не входящих ни в какие проекты.

   
P.S.
В России, к счастью, тоже ведётся работа в этом направлении и подходы используются примерно те же (см. http://rebrain.2045.ru/). Однако поддержка государства и задействованные человеческие и финансовые ресурсы, полагаю, намного менее значительны, чем должны быть. Да и трудно биться в одиночку, хоть оптимизма и предостаточно...

Об этой же проблеме, хотя и менее оптимистично, на телеканале Культура:


Жить становится всё веселее и интереснее...

*Статью можно прочесть, зайдя на сайт  www.nature.com/neuroscience2013

Недавно (20 March 2014) в «Nature» опубликована статья об объединении американского и европейского проектов