Lidský mozek patří mezi nejsložitější objekty ve známém vesmíru a navzdory desetiletím výzkumu zůstává pro vědce do značné míry záhadou. Změnit to má nový projekt za 500 milionů dolarů (asi 12 miliard korun), jehož cílem je vytvoření dosud nejkomplexnější mapy tohoto orgánu. Rozluštění fungování naší mysli má mít obrovské přínosy, od nového způsobu léčby mozkových chorob a neurologických poruch až po inspiraci pro nové formy umělé inteligence.
Aby ale bylo něco takového možné, je nejprve nutné mozek důkladně popsat. Asi každý ví, že je primárně tvořen neurony, už málokdo si je každopádně vědom toho, že existuje obrovská řada typů těchto buněk. Včetně takzvaných buněk gliových, jež tvoří pojivovou tkáň a hrají zásadní podpůrnou roli při většině činností. Iniciativa BRAIN amerického Národního institutu zdraví proto oznámila, že v příštích pěti letech poskytne půl miliardy dolarů na výzkum, jehož cílem je právě zmapování a charakterizace neuronových i jiných typů buněk v našem mozku.
Začalo to myšmi
Nový projekt bude řídit Allenův institut v Seattlu a spolupracovat na něm bude 17 dalších organizací v USA, Evropě a Japonsku. „Tento program umožní vědcům prozkoumat vlastnosti více než 200 miliard neuronů a dalších buněk v lidském mozku v bezprecedentních detailech a měřítku,“ uvedl pro web Singularity Hub ředitel Iniciativy BRAIN John Ngai. Projekt, jehož cílem je změnit chápání naší mysli, zahájil už v roce 2014 tehdejší americký prezident Barack Obama.
Před osmi lety se vědci snažili o identifikaci více než 100 typů buněk v motorickém kortexu myši. A jejich kolegové na ně nyní chtějí navázat. Pomoci jim k tomu má studie, pro kterou už bylo vyvinuto mnoho unikátních technik, včetně třeba jednobuněčné transkriptomiky.
Uvedená metoda umožňuje v jednotlivých buňkách měřit genovou expresi, jež označuje proces, během kterého je v genu uložená informace převedena v reálně existující buněčnou strukturu. Kromě ní ale používají i takzvanou prostorovou transkriptomiku. Ta zase pro změnu umožňuje mapovat genovou expresi ve velkých částech tkáně a lokalizovat genovou aktivitu v konkrétních oblastech.
Tým ze Salkova institutu v San Diegu se pak zaměří na změny mozku při stárnutí. Výzkumníci chtějí v průběhu času mapovat změny v genové expresi (takzvané epigenetické změny) u lidí odlišného věku. Bude to však ambiciózní úkol, protože oproti myším je náš mozek zhruba tisíckrát větší a mnohem složitější, takže použití dosavadních technik nebude jednoduché. Pokud se to ale povede, výsledný buněčný atlas se stane významným zdrojem informací pro neurovědce z celého světa.
Zpracování dat zabere roky
Sami výzkumníci nadšení rozhodně neskrývají a od zmíněné mapy si slibují významné objevy. „Iniciativa BRAIN se dá srovnat snad jen s Projektem lidského genomu. Nyní se snad naučíme definovat buňky stejně, jako už umíme definovat geny. Je to opravdu základ toho, abychom začali chápat spoustu dalších aspektů biologie a nemocí,“ nechal se slyšet Ed Lein, který tým z Allenova institutu vede.
Mezi další financované projekty patří třeba Armamentarium for Precision Brain Cell Access, jenž bude využívat data o typech mozkových buněk k vývoji nových nástrojů určených k potenciální léčbě. Na tyto účely už výzkumníci dostali dotaci ve výši 36 milionů dolarů (přibližně 890 milionů korun). Dalších 30 milionů dolarů (zhruba 740 milionů korun) pak získala studie, která má určit, jak jsou jednotlivé nervové buňky a oblasti mozku vzájemně propojené.
Všechny zmíněné projekty pravděpodobně vygenerují petabajty dat, takže může trvat roky, než budou vědci nově získané znalosti schopni plně využít. Přesto ale mnozí očekávají, že mozková mapa bude jedním z nejzásadnějších mezníků na cestě k odhalení a pochopení záhad lidské mysli.
