211service.com
Konstruktion af hjernen
Det sidste århundrede har set store fremskridt i vores forståelse af de aspekter af neurale beregninger, der kan studeres gennem eksperimenter på en eller nogle få celler - for eksempel hvordan synapser gør det muligt for en neuron at tale med en af sine naboer. Men de fænomener, der fik mange neurovidenskabsmænd til at interessere sig for hjernen i første omgang – indlæring, følelser, bevidsthed og mystiske lidelser som depression og skizofreni – er stadig svære at forklare gennem eksperimenter på blot én eller endda nogle få celler. Tusinder eller millioner af celler, der regner som et ensemble, er ansvarlige for praktisk talt al vores adfærd, såvel som forstyrrelser deraf.
På grund af kompleksiteten af neurale kredsløb forbliver praksis med systemneurovidenskab en fin kunst. Ud over den enkelte neuron forbliver beregningsmæssige detaljer uklare for de fleste af de neurale kredsløb i hjernen.
Denne historie var en del af vores marts 2007-udgave
- Se resten af problemet
- Abonner
Før jeg blev neuroforsker, uddannede jeg mig til fysiker og ingeniør. Så jeg besluttede at forsøge at opfinde værktøjer til at hjælpe med at løse de gamle, ubøjelige problemer i den normale og patologiske hjerne. Jeg har lanceret en ny forskergruppe på MIT Media Lab for at udvikle teknologier til at kontrollere neuronal aktivitet og bruge dem til at finde og konstruere de kredsløbselementer, der medierer specifikke tilstande og adfærd. Vi vil også anvende disse teknologier til at udtænke mere målrettede og ikke-invasive strategier til at korrigere hjernesygdomme. Disse bestræbelser kan sætte neuroforskere i stand til bedre at forstå sammenhængen mellem neural-kredsløbsaktivitet og tilstande såsom depression (se Neuronkontrol).
I 2005 var jeg i stand til, sammen med mine kolleger ved Max Planck Institute of Biophysics og Stanford University, at få specifikke neuroner til at affyre pigge præcis som reaktion på korte pulser af blåt lys, ved i neuronerne at udtrykke et unikt membranprotein fra grønt alger (se kunstigt fyrende neuroner, september/oktober 2006). Mit laboratorium udvikler automatiserede protokoller til at bruge denne teknik og andre neurale kontrolværktøjer, vi opfinder for systematisk at afsløre mønstrene for kredsløbsaktivitet og adfærd, der medieres af en specifik neuron eller et sæt neuroner. Vi udforsker også den systematiske brug af neurale kontrolteknologier til at korrigere neurologiske og psykiatriske mangler og for at forbedre kognition.
Vores hjerner er den ultimative grænseflade mellem os og verden. Direkte konstruktion af denne grænseflade kan give os ny indsigt i, hvordan vi føler sansninger, beslutter os for handlinger og bliver bevidste om os selv – og muliggør nye kommunikationsmåder, neurale proteser og kognitiv forstærkning. Spørgsmålet om, hvordan vi subjektivt oplever virkeligheden, er et af tidens store uløste problemer og vil kræve nye værktøjer, og samarbejde på tværs af discipliner, at besvare. Jeg tror på, at neuroingeniørernes færdigheder og indsats vil være afgørende i denne søgen.
Edward Boyden er adjunkt ved MIT Media Lab, hvor han leder det nye Neuroengineering and Neuromedia Lab.