Mit is csinál egy agykutató?

(Szerényen megjegyzem, én az vagyok, mesélhetek róla.) Több labort megjártam már különböző témákban.

Van sok ága a neurobiológiának. A humán kognitív neurobiológusok pl az emberi gondolkozást és agyműködést vizsgálják. Ezt a területet annyira nem ismerem, de a vizsgálati módszerek elég sokrétűek. Embereknél viselkedéses kísérletekkel igazolnak bizonyos feltevéseket, mialatt EEG sapka (elektroenkefalográf) segítségével mérik az agy bioelektromos jeleit. Ezzel sok érdekes dolgot megtudhatunk az agyról, például agyi oszcillációk működését. Alváskor, ébrenlétrkor, koncentráláskor más-más hullámok jellemzőek az agyban. Alfa, gamma, theta stb... ezek a neuronok szinkron működéséből fakadó biolelektromos jelek. Más csoportok, jóval drágább fMRI gépeket használnak, amivel kimutatható az hogy melyik agyterületet használjuk aktívan. Ilyen esetben is viselkedéses vagy kognitív kísérletek közben tolnak be az fMRI gépbe.

Itt érdemes megjegyezni, hogy ezek az úgynevezett nem invazív módszerek, tehát nem hatolunk be az agyba durván. Emiatt erős korlátai vannak ezeknek a módszereknek. Az eredmények sokszor eléggé kétértelműek, humán esetben, mert nagyon bonyolult a rendszer. Ha kísérlet közben azt mondom, ne gondolj a rózsaszín elefántra, biztosan rágondolsz :D Na ezt követően értelmezd a jeleket agykutatóként :)

Van sok másik terület is, ahol főleg állatokkal foglalkozunk. Egereket, patkányokat és majmokat tenyésztenek és tartanak ezen okból. Az egér, bár nem túl okos, alig lát, és apró agya van, de ha meg szeretnénk érteni az agy alapvető hálózatait, a látás, a memória, az érzékelés funkcióit, akkor kénytelenek vagyunk állatokon elvégezni a kísérleteket. Itt már lehet invazív módszereket is alkalmazni.

Ez kegyetlennek hangzik, de a tudomány oltárán áldozzuk fel, és sok emberi betegség alap gyógymódjai fognak megszületni így.

Invazív módszer az agyi elektród implantátum. Hasonló elven működik mint az EEG sapka, csak itt közvetlenül az agykéregről, vagy magából az agykéregről, vagy mélyagyi régiókból vezetünk el jelet.

Például lokális mezőpotenciálokat mérhetünk. Vagy akár egyes sejtek akciós potenciáljait is, ha beleszúrúnk az egér agyába egy elektródát. Ezt hosszú távra, hónapokra is be lehet műteni, így az egér viselkedik, végzi a kísérletet, miközben rögzítjük az agyműködését.

Bár időbeli felbontása ideális, térbeli információt csak minimálisat tudunk meg az elektróda körüli sejtekről. Láthatod ahogy sok sejt tüzel, például egy emlék felidézésekor, de nem tudod melyikek azok pontosan.

Erre szolgál egy kevésbé invazív, és viszonylag új módszer, az agyi képalkotás egy ablakon keresztül. Ilyenkor beültetünk egy kis üvegablakot az egér koponyájába, amin keresztül egy drága lézermikroszkóppal lehet szkennelni az agyat.

Előtte génmódosító vírust juttatunk az agyba, így a sejtek zölden fognak villogni. Az egér teljes életet élhet, az ablakot hamar megszokják, és ezzel csökkenthető az állatáldozatok száma is. Génmódosításnak hála bejuttathatóak olyan optogenetikai csatornák amivel egyes sejtek vagy akár teljes agyterületek ki-be kapcsolhatóak optikai szál fényével. Ezekből születhet majd sok emberi agyi implantátum is, protézisekre vagy betegségek gyógyítására.

Tehát az ablakon keresztül benézhetünk az egér agyába és láthatjuk is a sejtek tüzelését, ahogy az információ áramlik a sejtek között a dendriteken. Ezt az elektróda például nem tudja, pedig a dendritet és szinapszisokat kellene főleg vizsgálni az agy megértéséhez. Az ablakon keresztül be is tudsz vinni információt, holográfiával például.

Ezek a módszerek a legfejlettebbek manapság, kiegészítve, hogy a computational neuroscience is lényeges fejlődésen ment át. Ez a hálózatok számítógépes szimulációját végzi.

Emellett mi is használunk az ablakon keresztül rögzített hatalmas adatmennyiség megfejtésére gépi tanulást, "mesterséges intelligenciát", mert ember már nem képes értelmezni a hatalmas és Mátrix kódszerű adatokat.

Ez lesz a jövő is, egyre inkább programozók és AI kutatók kellenek az agykutatásban (én is inkább ezzel foglalkozok félig), mint szimpla biológusok és orvosok.

Egy szó mint száz, remélem érthető vagy érdekes volt. Bocs az elírásokért, már éjjel van :D

Ja és még ezer terület van, egyes csoportok neurális őssejteket növesztenek chipekre, mások az agy hormonális hálózatát vizsgálják.

Vannak akik epilepsziát kutatják, emberből műtéteknél kivágott agyszeletekből, amik még pár napig életben tarthatóak.

Többen az egész életüket a nagyon apró szinapszisok megértésére fordítják és elektronmikroszkópot használnak.

Mi pedig a nagy hálózatok és sejt-dendtrit mintázatokat próbáljuk megfejteni. Hogyan működik a látás, a hallás és a memória...és a következő lépés, hogy hogyan lehet ezeket a rendszereket "feltörni", módosítani. Ha sikerül megérteni a kódolást akkor teljesen új technológiák születnek, agyi implantátumok amelyek gyógyítják a vakságot, a depressziót, a Parkinson kórt, az epilepsziát és még számtalan idegrendszeri betegséget. A gyógyszerek helyett (amik többségéről mai napig csak találgatások vannak, hogyan hatnak a teljes agyra) precíziós implantátumokkal lehet véglegesen gyógyítható lesz sok pszichiátriai betegség. Pl depresszió gombnyomásra elmúlik egy terület stimulációjára. Ez már működhetne is...

Végtelen terüket van amiről szinte semmit sem tudunk, ezért is szerintem az egyik legizgalmasabb tudomány az agykutatás, ugyanakkor az egyik legnehezebb is.

Az az igazság, hogy ennek fizikai korlátai vannak. Jelenleg pontosan olyan, mint a fénynél gyorsabb utazás.

Röviden ez azért nem lehetséges, mert a tudat maga a szerkezet része. Tehát nem lehet lemásolni, mert az már nem te lennél, hanem egy szimuláció.

Az elme, a tudat nem egy letölthető kódsor, és nem is elektromos áram... hanem maga a sejtek és dendritek szövevényes struktúrája.

Ahhoz egyébként, hogy letöltsük a tudatot, egy szimulációba... tehát csak lemásolni lehet... az eredetit el kell pusztítani. Lefagyasztani és leszelni, mikrométeres szeletekre, majd beszkennelni.

Ahhoz, hogy lemásold, tönkre kéne tenni.

Minden más módszer csak nagyon körvonalakban tudná közelíteni az eredetit.

Egyetlen reális módszer létezik viszont. Az egész agyat ki kellene műteni, és egy Mátrix szerű rendszerben életben tartani tápoldatban. Emellett a hibákat fokozatosan javítgatni őssejtekkel, így nem veszik el az öntudat.

Ennek elméleti és sok gyakorlati alapja már létezik, persze még 50-100 év fejlesztés kell. Nem titkolom én is emiatt vágtam bele az egészbe, és nem kevés áldozattal jár. Gyakran 200-210 órát dolgozok egy hónapban, és tudom, hogy lehet az én életem során nem biztos, hogy realitás még az agy ilyen módon gépekre kötése.