The ultimate map


Nozīmīgs šķērslis dažāda līmeņa panākumiem gan neiroloģijā un neiropatoloģijā, gan transhumānisma un ekstropisma centienos ir nespēja precīzi orientēties smadzeņu šķietami bezgalīgi sarežģītajā (smadzeņu sastāvā ietilpst aptuveni 1011 neironu, kurus savā starpā saista aptuveni 1014 aksonu un sinapšu) labirintā, kurā datu plūsmas paralēlisma un sarežģītības līmenis ir tik augsts, ka daudzas no "domāšanas mehānisma" interpretācijām atsakās turpināt analītisku skatījumu un pievēršas dažāda veida "paranormālajiem" modeļiem, kuri smadzeņu bioķīmisko, elektromagnētisko un, iespējams, kvantu procesu vietā nostāda tādas nepārbaudītas un nepārbaudāmas struktūras, kā "energoinformatīvo lauku", "dvēseli" utt. Pretlīdzeklis šiem ideoloģiskajiem un tehnoloģiskajiem traucēkļiem ir dažādās smadzeņu kartēšanas metodes, kuru uzdevums ir izveidot pēc iespējas precīzāku sinaptiskās telpas plānu, ļaujot pētīt smadzeņu "drukātajā platē" notiekošos procesus in vitro, atdalot pašus pētījumus no ķirurga naža.

Vienas no līdz šim precīzākajām metodēm kartēšanas (brain mapping) jomā līdz šim ir bijušas neinvazīvas, kā tas ir fMRI (functional magnetic-resonance imaging, funkcionālā magnētrezonanses izmeklēšana), pozitronu emisijas tomogrāfijas utt. gadījumā. Šādu metožu šķietamā priekšrocība ir spēja veikt attēla veidošanu, nebojājot pētāmo paraugu, taču daudz būtiskāki ir to trūkumi, proti, attēla asuma zudumi, starojuma kūli raidot caur galvaskausa virsmu, kā arī izšķirtspējas ierobežojumi, kuru kārta šobrīd ir aptuveni 0.1 cm - daudz par maz mēģinājumiem izveidot pilnu neironu izvietojuma un savienojumu karti.

Radikāli jaunu gaismu šajos pētījumos vieš Harvardas zinātnieki ar mēģinājumiem izveidot galēji detalizētu smadzeņu karti, kurā tiktu atspoguļota katra atsevišķā neirona sinaptiskās saites un to savstarpējais izvietojums, tādējādi aizsākot jaunu bioloģijas un medicīnas "krustojumu" - konektomiku, kuras uzdevums ir smadzeņu fiziskās struktūras datu iegūšana un interpretācija.

Jaunās pētījumu tehnoloģijas pamatā ir t.s. ATLUM (automatic tape-collecting lathe ultramicrotome, automātiskais nepārtrauktas darbības slāņu apkopošanas ultramikrotomijas instruments), ar kura palīdzību paraugsmadzenes tiek sadalītas aptuveni 1 µm plānās "šķēlītēs", kuras tiek fotografētas ar skenējošā elektronu mikroskopa palīdzību. No iegūtajiem datiem (pašreizējais standarts paredz 5000 × 4000 pikseļu izšķirtspējas attēlu sēriju; kopējais datu apjoms peles smadzeņu pilnai konektogrammai varētu sasniegt vairākus simtus petabaitu) tiks izveidota augstas izšķirtspējas (ar kārtu aptuveni 50 nm) smadzeņu trīsdimensiju karte - topošo pētījumu pamatmateriāls.

Smadzeņu darbības vispārējais elektroķīmisms šobrīd ir izpētīts pietiekami labi, un to "elektriskās shēmas" iegūšana varētu izrādīties ārkārtīgi nozīmīgs solis smadzeņu darbības izpratnes ainas veidošanā, īpaši tādu procesu izpratnē, kā neironu datu izvades skaitliskā korekcija (ja neirona ķermenim ir aptuveni 50 aksonu, taču vienā laika vienībā signāls tiek nodots tikai piecās vai sešās sinapsēs, rodas jautājums - kā tiek noteikts tas, tieši kuras piecas no tām piedalīsies šajā datu nodošanas aktā), instinkta strukturālā "uzglabāšana" (ļoti iespējams, ka instinkti smadzenēs glabājas savdabīgas read-only memory veidolā, kuru definē noteiktu smadzeņu apgabalu pastāvīgi konfigurēta starpneironu struktūra) utt.

P.S. Šis raksts attiecas uz aptuveni piecus mēnešus senu pagātni. Šobrīd atbilde uz jautājumu par skaitlisko korekciju ir jau zināma - sk. iepriekšējo rakstu.

Comments

July 2013

Sun Mon Tue Wed Thu Fri Sat
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031   

tag list