THINK OUT OF THE BOX: Mozek na mapě

Pár týdnů poté, co Evropská komise oznámila investici bezmála třiceti miliard korun do výzkumu mapování lidského mozku, přednesl americký prezident Barack Obama podobné plány i ve Spojených státech. Zatímco v Evropě se budou snažit o počítačovou simulaci mozku, v USA půjde o jeho celistvé zmapování a popsání simultánních funkcí více než miliardy neuronů. Oba projekty jsou nesmírně ambiciózní, a zároveň by mohly být jedny z nejprůlomovějších v oblasti vědy vůbec. Tedy pokud jsme na ně připraveni.

Nedávno pronesl Barack Obama, že „pokud chceme nejlepší produkty, musíme investovat do nejlepších nápadů“. Reagoval tak na iniciativu George Churche, molekulárního genetika, který vede projekt lidského genomu, a Rafaela Yusta, neurovědce z Kolumbijské univerzity. Ti v roce 2011 na konferenci ve Velké Británii přišli s nápadem koordinované snahy o vyvinutí technologií, které by mohly zaznamenat aktivitu a veškerá spojení v lidském mozku.

Pokud by se něco takového vědcům podařilo, mohli bychom za několik desítek let být schopni vysvětlit nemoci jako jsou Alzheimer, schizofrenie, autismus, nebo epilepsie. S jejich vysvětlením by přitom mohly přijít i případné efektivní léčby. Obama navrhl do tohoto obřího vědeckého projektu investovat přes tři miliardy dolarů (šedesát miliard korun).

Od pár pixelů k detailnímu videozáznamu

Momentálně jsou vědci schopní zmapovat pouze malé procento mozkové aktivity s pomocí technik MRI nebo PET, které zaznamenají například použití kyslíku nebo elektrickou aktivitu v jednotlivých neuronech či jejich malých skupinkách. Tyto techniky jsou neurovědci přirovnávány k fotografiím, které přiblížíme na několik malých pixelů. Pokud se díváme pouze na těchto pár pixelů, nejsme schopni vidět celou fotografii a tak ani pochopit, co na ní je.

Americký projekt zmapování aktivního lidského mozku by nám ideálně měl poskytnout nejen celou fotografii, ale rovnou detailní videozáznam, ze kterého můžeme pochytit jak celistvý obrázek situace, tak i její souvislosti. Na druhou stranu v Evropě se budou vědci snažit o něco trochu jiného – postavit počítačovou simulaci lidského mozku, která by zároveň reagovala na uměle vytvořené stimuly.

Dalo by se říci, že po schválení investice Evropské komise neměl Barack Obama moc na vybranou. Pokud by svou šanci zaspal, mohlo by se stát, že by vědci ze Spojených států odešli do Evropy, kde by měli finance na výzkum dopředu zajištěny. Podle Garyho Marcuse, neurovědce z New Yorské univerzity, je právě snaha o udržení si vědeckých kapacit jedním z pozitiv amerického návrhu.

Ve svém interview pro Huffington Post Marcus ale zdůrazňuje, že přestože jsou investice do neurovědy více než vítány, měly by být nejdříve správně naplánovány. Jeden velký projekt se soustředěním na jednu vědeckou otázku by, podle Marcuse, nemusel být nejlepším využitím poskytnutých peněz.

Marcus navrhuje, aby se americký projekt soustředil i na jiné cíle než jen zmapování cest neuronů. Jedna ze základních otázek neurovědy, na které jsme doposud nenalezli odpověď, je například jak tyto mozkové aktivity ovlivňují naše chování. Další oblastí, na kterou by se výzkum měl soustředit, jsou i teoretické koncepty neurovědy, jako například tzv. jazyky mozku – neboli systémy, na jejichž bázi mezi sebou neurony fungují – princip přirovnávaný k počítačovým jazykům.

Sci-fi ve vědě

Mnoho neurovědců má ale s oběma návrhy jiný problém než Marcus. Není totiž jisté, zda jsou vytyčené cíle reálně dosažitelné. Allen Frances, emeritní profesor na Duke University, píše, že „lidský mozek odhaluje svá tajemství neochotně...je to zdaleka nejkomplikovanější věc v nám známém vesmíru“.

Namítá například, že nebude pouze jediná příčina nemocí jako jsou schizofrenie nebo autismus, ale pravděpodobně se bude jednat o nesmírně složitý systém stovek cest mezi neurony. Podobný názor má i Partha Mitra, neurovědec z Cold Spring laboratoře v New Yorku. Ten říká, že řada inovací navrhovaných v americkém projektu jsou stále „sci-fi představami“.

Se stejnou kritikou se setkaly i evropské investice. Matěj Mačák, neurovědec z University College London, tvrdí, že „je to zlé využití peněz. Zatím nevíme dost na to, abychom mohli nasimulovat jednu buňku, protože nám nejsou známy všechny biologické kaskády, a nejen to. Máme problémy s tím, že je velké množství buněk, které ještě stále nejsou zmapované.“

Většina kritiků se shoduje, že investice jsou pro vědu velkým kladem, protože jde o příliv potřebných peněz. Bez nich by věda nemohla postoupit vůbec nikam. Mačák ale dodává, že se bojí, co se stane, až nebudou vědci schopni naplnit očekávání investorů, tedy americké vlády či Evropské komise, i očekávání veřejnosti.

Projekty jsou srovnávány s výzkumem lidského genomu, jenž přinesl obrovský pokrok během pár dekád. To u lidského mozku ale není možné už jen kvůli jeho složitosti. Jakákoliv srovnání ani předpoklady nejsou na místě, a tak jde víceméně o slepou investici do obrovských vědeckých projektů s nejasným koncem i nejasnými výsledky.

Přesto je pozitivní, že existuje inciativa pro podobné investice. Ty můžou podpořit významné výzkumy a vést k novým objevům, i když třeba nenaplní očekávání. Zároveň se jedná o signál pro aspirující vědce, že je to odvětví, které stát vnímá jako potřebné, a na které nezapomíná ani v době ekonomické krize. A možná je pesimismus nakonec přehnaný a výsledků se opravdu dobereme. Lidský mozek je totiž tak složitý, že ani na špatný výsledek si nelze vsadit.

Bottom line: Existuje více než padesátka nevyléčitelných neurologických onemocnění, mnohé z nich smrtelné (například ALS). Bylo by zázrakem na ně najít lék…