Человеческий мозг, будучи самым сложным органом, веками приковывал внимание исследователей. Однако настоящий прорыв в его изучении произошёл на рубеже 1980–1990-х годов. Именно тогда нейронаука обогатилась новыми методами и знаниями из смежных областей: генетики, молекулярной биологии и нанотехнологий. Это заложило основу для качественного скачка, который полностью реализовался к 2013 году.
От макро к микро: эволюция методов исследования
Раньше учёные в основном работали с крупными структурами мозга, используя такие инструменты, как электроэнцефалография (ЭЭГ) и функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Эти технологии позволяли регистрировать активность огромных скоплений нейронов — от сотен тысяч до миллионов клеток. Даже инвазивные методы с размещением электродов внутри черепа не давали доступа к индивидуальным нервным клеткам, учитывая, что на один кубический миллиметр коры головного мозга может приходиться до 100 тысяч нейронов.
Ситуация кардинально изменилась с появлением методов, позволяющих изучать мозг на клеточном уровне. Теперь исследователи могут «обращаться» к отдельным нейронам, а не к целым конгломератам.
Нейрофотоника: подсветка для мозга
Ключевую роль в этом сыграла нейрофотоника. Эта технология позволяет заглянуть в глубинные структуры мозга и наблюдать за работой отдельных клеток. Суть метода заключается в том, что определённые нейроны с помощью генной инженерии (например, через вирусные векторы или создание трансгенных животных) заставляют производить специальный флуоресцентный белок. Этот белок активируется светом при возбуждении клетки.
Обратите внимание: Могучий тайфун Мангхут движется в направлении Филиппин, Тайваня и Китая, скорость ветра достигает 255 км/ч.
Таким образом, учёные получают возможность не только видеть точное расположение и геометрию нейронов, но и длительно отслеживать активность конкретной клетки, что раньше было невозможно.
Глобальные проекты: гонка за разгадкой мозга
2013 год стал переломным, ознаменовав старт нескольких масштабных международных программ:
- Проект «Человеческий мозг» (Human Brain Project, Европа): Десятилетняя программа с бюджетом около миллиарда евро объединила сотни институтов из 26 стран. Основной фокус — развитие информационных технологий: создание искусственных нейронных сетей, баз данных для нейроучёных, а также разработка нейроморфного искусственного интеллекта и систем нейророботики.
- Инициатива BRAIN (США): Официальное название — Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies. Американская программа сделала ставку на создание инновационных методов изучения мозга следующего поколения на клеточном уровне. Её приоритет — понять, как динамические паттерны нейронной активности порождают мышление, эмоции, восприятие и принятие решений как в норме, так и при патологиях.
Вслед за лидерами к исследованиям подключились Япония, Израиль, Южная Корея, Австралия и Канада.
Стратегия Китая: синтез подходов
Китай, начавший свою национальную программу в 2017 году, выбрал гибридную стратегию. С одной стороны, страна сосредоточилась на фундаментальных исследованиях — изучении нервных основ когнитивных функций. С другой — сделала упор на практическое применение: раннюю диагностику и лечение заболеваний мозга, разработку нейрокомпьютерных интерфейсов и создание систем искусственного интеллекта, вдохновлённых принципами работы нейронов.
Какие же конкретные открытия и технологии подарила миру эта нейронаучная революция? Об этом — в следующей части.
#наука и жизнь #открытия ученых #нейросеть #нейробиология
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: А извилины скоро разберут на винтики. Часть 1.