Cum poate ajuta un pește transparent să decodeze creierul

În observațiile televizate din Camera de Est a Casei Albe din 2 aprilie 2013, președintele Obama a dezvăluit o misiune științifică la fel de mare ca în programul Apollo. Scopul nu era spațiul exterior, ci o frontieră la fel de vrăjitoare: creierul uman. Obama a provocat „cei mai imaginați și mai eficienți cercetători” ai națiunii de a cartografia în timp real pâlpâirea tuturor celor 100 de miliarde de celule nervoase din creierul unei persoane vii, o călătorie adâncă în cosmosul neuronal nu a încercat niciodată la o scară atât de fină. O vedere panoramică a impulsurilor electrice care se învârt în creier ar putea duce la noi înțelegeri majore despre modul în care gândim, ne amintim și învățăm și cât de nefericite sunt autismul până la Alzheimer. „Avem o șansă de a îmbunătăți viața a nu doar milioane”, a spus președintele, „ci miliarde de oameni de pe această planetă”.

Din această poveste

Viitorul creierului

A cumpara

Continut Asemanator

• Valurile de șoc pot crea bule periculoase în creier
• Legarea minților multiple ar putea ajuta la vindecarea creierelor deteriorate

Luna următoare, la șase mile de Casa Albă, un profesor de la Harvard, pe nume Florian Engert, a apucat un microfon și, în fața celor mai buni neuroștiștiști ai națiunii, a declarat efortul lui Obama în esență. „Avem aceste date acum”, a spus Engert, care, într-o cameră plină de blazere profesionale și cardigane, purta o cămașă de mușchi care oferea vederi ample asupra bicepsului său bombat. „Am descoperit că de fapt nu sunt atât de utile.” („Cred că imagini cu creier întreg sunt doar o grămadă de tauri ----, este cum mi l-a pus mai târziu.) Pentru ceilalți cercetători, el trebuie au sunat ca un trădător.

Engert, care are 48 de ani, a fost practic prima persoană de pe planetă care a observat un creier în modul în care Obama a conceput Obama. El și colegii săi au făcut-o cu un experiment demn de știință-ficțiune care a înregistrat fiecare clipă de activitate a creierului într-un pește zebra transparent pentru bebeluși, un obiect de reper publicat cu doar un an mai devreme în revista științifică Nature . Pentru Engert să sugereze căutarea creierului președintelui a fost un pic ca John Glenn să se întoarcă de pe orbită și să-i spună lui JFK să nu se deranjeze cu o aterizare lunară.

„El ar trebui să fie un avocat”, spune Miyoung Chun, genetician molecular și executiv la Fundația Kavli, un important susținător al cercetării în domeniul neuroștiinței. „Mulți alți neurologi sărbătoresc ceea ce a fost în stare să realizeze, dar el însuși îl închide.”

Însă Engert încerca să facă un punct: Înregistrarea creierului întreg, în opinia sa, nu este neapărat cea mai bună cale către noi descoperiri despre cele trei kilograme de carne dintre urechile noastre. „Puteți găsi modele, secvențe, clustere, corelații și zone de blips. Și atunci ce? ”Mi-a spus el. Este o mulțime de date fără prea multe înțelegeri.

Casa Albă - și mulți oameni de știință - stăpâneau prea multe speranțe, se gândi Engert, la o idee prea îngustă despre cum să înțelegem creierul. Critica lui este în discuție nu doar despre metode, ci chiar despre obiectivele neuroștiinței. Cât ar trebui să ne așteptăm să înțelegem în viața noastră despre fenomene precum memoria, somnul și conștiința? Care ar fi cel mai mare apel al câmpului? Ar trebui să fie remedii pentru boală sau sunt la fel de demne alte linii de anchetă?

Engert savurează controverse, mai ales când se află în centrul său. Este un joc periculos pentru un academic, dar știința lui îl salvează. În septembrie trecut, administrația Obama i-a acordat una dintre cele mai mari subvenții ale misiunii creierului, ungându-l un lider al efortului pe care nu îl poate opri.

**********

Mii, dacă nu milioane de celule ale creierului, trebuie să discute între ele pentru ca o persoană să îndeplinească chiar și cea mai de bază sarcină, cum ar fi ridicarea unui pahar cu apă. Celulele schimbă mesaje sub formă de impulsuri electrice, care circulă cu viteze milisecunde de-a lungul rețelelor de fibre care se întind pe fiecare regiune a creierului. Aproape în fiecare moment, adică Beijingul creierului este la telefon la Helsinki, cu La Paz și Kampala înfășurate în cadrul conferinței. Se consideră că aceste circuite de activitate stau la baza unora dintre cele mai mari mistere ale creierului: modul în care stocăm și amintim amintirile; cum simțim emoția; modul în care neuronii codifică datele din simțurile noastre și cum atrag aceste date pentru a orchestra comportamentul; modul în care aceste circuite se schimbă la persoanele cu boală psihiatrică și neurologică.

Până de curând, oamenii de știință puteau înregistra de la doar câteva sute de neuroni simultan, chiar și la animalele de laborator. Au făcut-o prin scufundarea electrozilor în fiecare dintre aceste celule. Dar cu cât mai multe celule încercați să urmăriți simultan, cu atât va fi mai mare riscul de a ucide animalul sau de a vă scurta electronica. Sigur, aparatele RMN funcționale imaginează întregul creier, dar ele urmăresc nivelul de oxigen din sânge, nu activitatea electrică, iar rezoluția este mult prea brută pentru studiul circuitelor la nivel celular. Acesta este motivul pentru care hârtia de natură a lui Engert din 2012 pe peștișorul zebra pentru bebeluși de dimensiunea genelor a aterizat cu o balenă de o stropi. Echipa sa a găsit o modalitate de a înregistra întregul creier al unui animal cu măturarea unui fMRI și precizia de la celule a electrozilor.

Peștii zebra sunt scurți de apă dulce nativă în fluxurile care se aruncă prin paduri de orez de-a lungul Gangesului, în India și Bangladesh. În Occident, peștele cu dungi albastre și aurii este mai bine cunoscut ca specie de acvariu de bază pentru început. În anii '70, oamenii de știință au văzut în aceste viețuitoare neconcordante realizarea următorului mare animal de laborator. Peștii zebra cresc rapid, costă puțin și au gene ușor de manipulat. Și pentru primele zile din viața lor, peștișorii zebra, creierul la coadă, sunt vizibili. Pentru a citi mințile peștilor zebra pentru copii, oamenii de știință și-au dat seama ulterior, tot ce trebuia să faci era să privești.

După ani de încercare și eroare, Engert și membrii săi de laborator au scos un experiment sălbatic. Codul Engert, numit „Fish in The Matrix”, după trilogia de film de știință despre oameni care cred că duc vieți obișnuite, dar sunt de fapt sigilate în păstăi, creierul lor conectat la o mașină de realitate virtuală. Experimentul a vizat o întrebare de bază: Ce se întâmplă în creierul peștilor zebra pentru copii, pe măsură ce învață?

La început, nu era clar că nimeni nu putea învăța ceva pește zebra pentru copii. Engert și colegii săi au încercat ani de zile să declanșeze schimbări durabile în comportament, dând peștilor șocuri ușoare sau recompensându-i cu alcool sau cocaină, totul fără rost. Dar, din instinct, peștele zebra înoată împotriva unui curent, un reflex care îi împiedică să se spele într-un pad de orez sau, mai rău, în mare. Dacă oamenii de știință ar putea face peștii să creadă că acest reflex cu fir nu funcționează corect? Ar învăța peștele să se adapteze?

Cercetătorii au obținut o linie de pește zebra conceput genetic ai cărui neuroni strălucesc verde atunci când dau foc; celulele produc un colorant fluorescent care strălucește mai luminos în prezența ionilor de calciu, care curg în momentul în care celula se trage. Peștii trebuiau să fie nemișcați, astfel încât sclipirile verzi să nu se estompeze la microscop și să aibă încă iluzia de libertate.

Engert și doi dintre postdocs-urile sale, Misha Ahrens și Ruben Portugues, au paralizat peștele cu o toxină cu venin de șarpe și l-au suspendat în apă într-un vas de petri limpede. Pentru a imita experiența vizuală a înotului într-un flux, au setat un ecran de proiecție sub vasul Petri și au afișat un set de bare în mișcare. De la electrozii lipiți până la nervii din coada peștilor, cercetătorii au sesizat ceea ce creierul îi spunea cozii să facă, chiar dacă coada în sine nu se putea mișca. Un computer a încetinit barele atunci când peștele s-a aruncat - sau a crezut că flutură - coada lui, astfel încât să obțină un semn vizual că își ține cu succes locul în apa în mișcare.

Apoi a venit spălarea creierului. Când peștele „a înotat”, cercetătorii au încetinit prea mult barele sau și-au inversat cursul, cu scopul de a face animalul să creadă că coada lui a devenit super-puternică. Sau au făcut ca barele să încetinească prea puțin, gândind peștele să creadă că coada lui este anormal de slabă. În fiecare caz, peștele a compensat, fie scăzându-și coada flick-uri, fie creșterea lor: orice a fost nevoie pentru a rămâne pus în fluxul virtual. Nu numai că peștii zebra după ce peștii zebra și-au recalibrat fluturile de coadă, au amintit mai târziu să facă acest lucru: au învățat. Când oamenii de știință au dat peștelui o pauză de zece secunde și apoi au readus viteza barei la setarea sa realistă, peștele inițial și-a născut cozile ca și cum ar fi fost încă prea puternici sau prea slabi.

(Samuel Velasco / Infografie 5W) (Samuel Velasco / Infografie 5W) Creierul peștilor zebra în timpul înotului (Florian Engert) Creierul peștilor zebra doar în timpul stimulării vizuale (Florian Engert) Pesti zebra au fost populari printre biologii in dezvoltare inca din anii ’70. Peștele depune 100 până la 200 de ouă pe săptămână, care se transformă în larve la cincizeci din mărimea prezentată aici. (Adam Parslow / Heath Laboratory, Walter și Eliza Hall Institute of Medical Research)

Videoclipurile cu 100.000 de neuroni ai peștilor, filmați printr-un microscop puternic, arată câmpuri de un verde strălucitor, sclipind în zone asociate cu vederea, mișcarea și învățarea. De remarcat, a fost un set de celule ale creierului care nu aveau legătură clară cu vederea sau mișcarea și care au fulgerat doar atunci când peștele și-a dat seama că cozile lor sunt mai slabe sau mai puternice decât se așteptau. Engert a subliniat că aceste celule au jucat un rol în „surprindere” sau „detectarea erorilor”.

Hârtia echipei a notat o serie de descoperiri, dar a fost cea care a atras cea mai mare atenție minunarea tehnică a înregistrării la nivel cerebral. Niciodată oamenii de știință nu au imaginat activitate în toți neuronii unui animal viu. „Tehnologia era acolo pentru a face acel experiment, dar nimeni nu a avut”, mi-a spus Joseph Fetcho, un profesor Cornell care a făcut multe dintre progresele seminale în neuroștiința peștilor zebra. - Doar Florian era suficient de obraznic. Este un fel de întregul său, „Du-te mare sau du-te acasă” abordare a vieții. ”

**********

Când m-am prezentat la laboratorul lui Engert de la etajul doi al clădirii BioLabs de la Harvard, m-a salutat și mi-a spus: „O să vă arăt ceva cu adevărat amuzant.” M-a condus din clădire și coborând pe o cale de asfalt într-o parte. ușa Școlii Divinității Harvard. O carte laminată pe rama ușii spunea: „Fumatul în 25 de picioare de intrare în clădire.” Dar pe ușa în sine era un alt semn: „Nu o intrare”.

El mi-a urmărit fața pentru a mă asigura că am înregistrat modul în care cel de-al doilea semn poate fi citit în mod rezonabil pentru a nega primul. Apoi izbucni într-un râs plin de înălțime. Când am întrebat dacă pot face o fotografie, el a dat cu acord cu nerăbdare, asigurându-se că ambele semne sunt încă vizibile. Apoi a aprins o țigară American Spirit, a aruncat fum în streașina Divinity Hall și a aprins camera cu cel mai bun zâmbet obraznic al său.

Engert făcea pentru mine, în miniatură, unul dintre persoanele sale preferate publice: grebla într-o comedie de maniere, fermecătorul al cărui comportament rău este atât de inofensiv, încât doar acuzatorii lui par prosti până la urmă. Poveștile pe care îi place să le spună despre el însuși implică evadări înguste dintr-o varietate sau alta din fussbudget sau prude. Harvard, cu renumele său consacrat, marile egouri și imperativele modei de tweedy, îi oferă o folie deosebit de eficientă. Când colegii s-au plâns de patinajul său prin clădirea BioLabs, personalul de întreținere a pus semne „No Rollerblading”. Au coborât după ce a făcut mandatul.

Am observat o bicicletă din piele cu mâner din lemn în spatele biroului lui Engert, într-o după-amiază, și când am întrebat ce se întâmplă acolo, el a apucat-o, s-a aruncat în picioare și a dezlănțuit o crăpătură de urechi care a lansat o pereche de studenți cu grad de uimire din scaunele lor. „Vedeți cum reacționează, cum lucrează brusc mai repede?”, A glumit el. În adevăr, cineva i-a dat cu ironie. Engert este cunoscut pentru lesa foarte lungă pe care o oferă membrilor laboratorului. Simte, cea mai inventivă știință, vine într-un mediu în care gânditorii strălucitori independenți au frâu liber să-și alunge ideile cele mai fanteziste, chiar dacă nu reușesc.

Adam Kampff, un majorat în astrofizică, cântărea un schimb de neuroștiință pentru un doctorat în 2002, când Engert i-a dat un card de credit Harvard și i-a spus să construiască laboratorul un microscop cu doi fotoni, o contracție a laserelor și oglinzilor al căror montaj necesită un magnum de dexteritate tehnică. Microscoape, care aprind două impulsuri de lumină infraroșie într-un singur punct, sunt apreciate pentru imaginile curate pe care le iau din celulele vopsite fluorescent, precum cele care sclipesc verde în pește zebra modificat genetic.

Engert a plecat apoi la Berkeley, unde tocmai a terminat o bursă postdoctorală, astfel încât să poată călători cu motocicleta de crucieră Honda Shadow, de fond, înapoi în Cambridge.

„În timp ce era plecat cred că am cheltuit aproximativ 300.000 de dolari”, mi-a spus Kampff. „Privind în urmă, te duci, „ Așteaptă, este o nebunie ”, a spus Kampff, care a rămas pentru un doctorat și postdoc cu Engert și este acum director de laborator la Sainsbury Wellcome Center, un institut de cercetare în neuroștiință la University College London. „Dar a fost cel mai bun lucru care mi s-a întâmplat vreodată.”

Pentru discuția publică din 2009 pe care Engert a susținut-o ca parte a ofertei sale, un coleg l-a sfătuit să sară tricoul muscular și să se îmbrace. Engert a făcut-o în led. Când a urcat pe scenă în pantaloni scurți și șosete de genunchi, a asigurat sala de conferințe la pachet că, contrar aparențelor, i-a luat sfatul colegului. "Aceasta este rochia formală a triburilor bavareze", a spus Engert, în timp ce sala se inundă de râs, "și este un semn al celui mai înalt respect pentru orice public."

**********

Florian a fost cândva o persoană liniștită, devorată de benzi desenate, spune sora sa Katharina. Cei doi au crescut în districtul Schwabing din Munchen, o enclavă boemă animată de studenți de la universitățile din apropiere. Tatăl lor a fost un brutar care a fondat un lanț local de înghețată, iar mama lor a vândut salonul de coafură al familiei pentru a crește copiii. Pentru o vrajă, toți au trăit deasupra flagshipului Engert Ice. Copiii veneau mereu în preajmă, dar „nu ai știut niciodată dacă erau prietenii tăi din cauza înghețatei sau din cauza faptului că ți-au plăcut”, spune Katharina, acum medic de îngrijire primară la München.

Când Engert era la liceu, tatăl lor, nerăbdător de notele sale de engleză, l-a trimis la Londra pentru un an de studiu de limbă. Engert a venit acasă extrovertit și sigur de sine. În curând s-a regăsit într-o mulțime de nihiliști de război rece auto-stilat, care credeau că trăiesc pentru moment, deoarece o catastrofă nucleară era aptă să șteargă rasa umană înainte ca oricare dintre ei să ajungă la 30 de ani.

Întrebări mari despre originile universului au entuziasmat Engert, iar fizica părea să aibă răspunsuri. În anii superiori la Universitatea Ludwig Maximilians din Munchen, însă, cei doi piloni ai domeniului - particule elementare și astrofizică - au ajuns să se simtă „prea detașați de viața de zi cu zi”, mi-a spus. Vecinul familiei sale de alături era un cercetător în creier, iar el i-a spus lui Engert că neuroștiința are nevoie de fizicieni, că viitorul câmpului se bazează pe invenția de noi instrumente pentru a se uita în creier.

În calitate de student absolvent și cercetător postdoctoral la Institutul Max Planck pentru Neurobiologie din Munchen și la Universitatea din California, Engert a creat echipamente pentru descoperiri importante în ceea ce privește modul în care se schimbă neuronii la șobolani și șobolani ca răspuns la stimularea vizuală și electrică - schimbări gândite esențiale pentru învățare și memoria. El a petrecut doi ani proiectând un microscop personalizat cu doi fotoni al cărui laser, dacă este manipulat greșit, ar putea să-și poată retina. Într-un gest tipic, Engert a atasat ochelarii de siguranță ai laboratorului pe perete și a afișat un semn deasupra lor care spunea: „Numai pentru Wimps”.

Cadoul său pentru afaceri de jonglerie și plăcere i-a alimentat partea de comentarii intramurale. În 2002, Mu-ming Poo, în laboratorul căruia Engert lucra ca postdoc, a scris o scrisoare pentru a lăsa membrii laboratorului. „Pot exista câțiva tovarăși norocoși rari, precum Florian, care ... se pot bucura de viață un timp și totuși primesc o ofertă de muncă de la Harvard”, a scris Poo. „Nimeni altcineva în laborator nu are luxul lui Florian să se joace în jur.”

**********

Casa Albă și-a lansat misiunea de neuroștiință, cunoscută sub numele de Inițiativa BRAIN (pentru Cercetarea creierului prin promovarea inovatoare a unor neurotehnologii), cu o cerere de 100 de milioane de dolari către Congres. Institutele Naționale de Sănătate au acordat 46 de milioane de dolari în subvenții BRAIN toamna trecută, iar agențiile la fel de disparate precum Fundația Națională de Știință, Agenția pentru Proiecte de Cercetare Avansată pentru Apărare și Administrația pentru Alimente și Droguri susțin cercetări aliniate obiectivelor inițiativei. În sectorul privat, companii precum Google, GE și GlaxoSmithKline au dedicat peste 30 de milioane de dolari misiunii.

Oamenii de știință implicați în efort au avut în vedere o abordare în direcția stepladderului, care lucrează de la viermi rotunzi (300 de neuroni), pește zebra pentru copii și muște de fructe (100.000 fiecare) la șoareci (75 milioane) și maimuțe (6 miliarde pentru macac) înainte de a ajunge la Himalaya umană creier (aproape 100 de miliarde de euro). În unele moduri, inițiativa continuă pe toate acele fronturi simultan. Oamenii de știință studiază părți ale creierului uman în timp ce adoptă o abordare mai holistică la animalele de laborator. Și experimentează cu o serie de instrumente - lasere, sonde ultratinice, etichete chimice, ultrasunete de înaltă tehnologie, molecule cu lumină activată, fMRI-uri de ultimă generație și scanere PET - în speranța înregistrării la rezoluție înaltă din creierele netransparente .

Chun, care a ajutat să convingă Casa Albă să lanseze Inițiativa BRAIN, a asemănat munca peștilor zebra cu un lift expres. „Am fost încă la primul etaj, încercând să ajungem la etajul doi”, spune ea. „Atunci, de nicăieri, am mers la etajul al zecelea.”

„Nu ne-am gândit, OK, că această inițiativă ar putea fi posibilă”, a spus Chun, până la ziarul lui Engert - și încă un an, de la Misha Ahrens, care a făcut ca lectura pe minte a peștilor zebra să devină dramatic mai rapid. „Saltul de credință pe care l-au făcut a fost extraordinar.”

Aproximativ 80 la sută din genele legate de boala umană au o contrapartidă în peștii zebra. (Dr. Dominik Paquet / Universitatea Rockefeller) În cel mai recent avans de cartografiere a creierului, cercetătorii de la Institutul Medical Howard Hughes marchează permanent neuronii de tragere (magenta) într-un pește zebra liber. (Eric Schreiter, HHMI / Janelia Campus de cercetare) Această vedere a creierului pește zebra, de la o echipă de la University College London, arată regiunile în care se întâlnesc neuronii (magenta) și mănunchiuri de axoni (verzi). (Tom Hawkins și Kate Turner la Laboratorul Wilson de la UCL ca parte a Zebrafishbrain.org)

Se așteaptă ca beneficiile pentru sănătatea umană, pentru condiții precum epilepsia, să poată veni în doar cinci ani. Tratamentele pentru afecțiuni mai puțin înțelese - de la Parkinson și Alzheimer la autism, schizofrenie și tulburări de stres posttraumatic - sunt mai departe, dar cu greu sunt accesibile. Comparând creierele persoanelor sănătoase, celulă cu celulă, cu cele cu tulburări neuronale, oamenii de știință pot fi capabili să izoleze circuitele a căror defecțiune prefigurează boala. Aceste descoperiri ar putea stimula dezvoltarea de noi medicamente și terapii. Peștele zebra, care este vertebrat și are, astfel, creier asemănător cu al nostru, conduce deja calea. Sunt folosite pentru testarea medicamentelor și pentru studierea neurobiologiei anxietății, somnului și abuzului de alcool.

Engert, cu toate acestea, este fericit să lase astfel de urmăriri altor oameni de știință. El spune că nu și-a propus niciodată activitatea imaginii în fiecare celulă a creierului. A fost doar un supliment la experimentul „Matrix” - un aspect pentru a tăcea o dezbatere cu privire la posibilitatea de a înregistra o asemenea înregistrare. El este condus de întrebări fără aplicații evidente: Cum reacționează un pește zebra la anumite tipuri de stimuli? Ce circuite neuronale se aprind atunci când peștii înoată, vânează sau fug de prădători? Ce experimente oferă cea mai bună privire la învățarea peștilor zebra?

El dorește ca publicul și politicienii să aprecieze neuroștiința din aceleași motive pentru care fac Telescopul spațial Hubble, Colizorul de Hadroni Mari sau roverul Marte. Niciuna dintre acestea nu atinge viața de zi cu zi în mod direct, dar sunt finanțate pentru că există o frumusețe în dezlegarea misterelor universului. El consideră că misiunea va fi restabilită dacă Inițiativa BRAIN este supraexecutată. „Problema”, spune el, „este că dacă nu rezolvăm Alzheimer și Parkinson, se va părea că am eșuat la sarcinile noastre numite, iar oamenii vor lua banii departe și vor spune:„ Încercați frumos, nu țigară ”.

În ceea ce privește întrebările filozofice ridicate de această lucrare - dacă studierea creierului ne va învăța ceva despre natura conștiinței umane sau despre ideea unui suflet; indiferent dacă știința va reduce într-o zi lucrurile umanității noastre la un calcul rece al codului algoritmic - el este agnostic.

Ne-am întâlnit într-o seară la casa purpuriu strălucitor, unde locuiește cu Polina Kehayova, o cercetătoare de droguri care face lumină de lună ca soprană Symphony Boston și cu fiica lor de 6 ani. Peste tocană de linte, Engert și-a amintit ceva ce lingvistul MIT Noam Chomsky a spus cândva: „Dacă nu putem explica de ce un gandaci decide să vireze la stânga, cum putem explica de ce o ființă umană decide să facă ceva?”

„Chiar și cea mai joasă insectă este un instrument spectaculos bine adaptat, care este mai complicat și mai interesant decât orice computer”, mi-a spus el. „Adică, nu ți-ar plăcea să știi cum funcționează creierul său?”

După câteva zile cu Engert, am făcut câteva progrese în modul în care funcționează creierul lui . S-a dovedit că obiectivele sale nu sunt la fel de incomode pentru inițiativa BRAIN cum pretinde uneori, chiar dacă motivațiile sale sunt diferite. Imaginile live ale fiecărui neuron care luminează creierul ar putea deține o putere extraordinară, spune el, dacă oamenii de știință ar vedea și firele: fibrele subțiri de-a lungul cărora neuronii trimit semnale. Atunci ai ști dacă neuronii anumiți vorbeau între ei și poate și ce spuneau ei.

Într-o după-amiază în campus, una dintre studențele de grad ale lui Engert, Mariela Petkova, m-a plimbat printr-o curte până la laboratorul lui Jeff Lichtman, un profesor de biologie moleculară și celulară. În interiorul unei încăperi fără ferestre, un întreg creier de pește zebra fusese înăbușit cu rășină și tăiat de un cuțit de diamant în 30.000 de felii super-subțiri. Microscoanele electronice de scanare imaginează fiecare felie, iar opt studenți și mai mulți voluntari - inclusiv mama lui Petkova, de pe Internet din Bulgaria - urmăresc „firele” neuronale de mână de la felie la felie. Un alt profesor, Constance Cepko, va face urmăriri suplimentare, urmărind cum se răspândesc virusurile fluorescente printr-un creier. După ce schema de cablare va fi finalizată, Engert va pune harta sa cu neuroni intermitenți deasupra ei. Haim Sompolinsky, un teoretician, va analiza apoi fluxurile de trafic neural pe fire, în căutarea unor principii care leagă aceste modele de trafic cu comportamente specifice peștilor.

Când lucrările lui Engert vor fi finalizate, despre care spune că ar putea dura 20 de ani, el nu va avea nimic mai mult - sau mai puțin - glorios decât un „pește virtual”: un software care imită funcționarea completă a unui creier de pește zebra. Oamenii de știință ar putea forma orice amestec de inputuri senzoriale - temperatura apei, un model de lumină, calea pradei sau prădătorului din apropiere - și algoritmii software-ului ar arăta nu doar modul în care ar răspunde un pește adevărat, ci ceea ce s-a întâmplat în creierul său, milisecund de milisecundă și celulă după celulă, înainte de a face acest lucru.

El și-ar fi dat seama, în esență, de ce peștiul zebra face stânga.

**********

Vineri dimineața aduc singura bucată de structură în laboratorul lui Engert: întâlnirea săptămânală cu toate mâinile, unde 20 de studenți de grad și postdocuri se informează reciproc asupra cercetării lor. În ziua de vineri, la jumătatea lunii decembrie, când eram în preajmă, Engert a fermoar pe patine, purtând un tricou cu o imagine a lui Snoopy care flexează un bicep și cuvintele „Bine ați venit la Salonul Armei.”

Profesorul s-a așezat în capul mesei și a sărit în sus și în jos pe scaunul pneumatic, ca un copil care se plimba la biroul părintelui. - Uau, a spus el. „Simt că sunt responsabil.”

La fel de repede, s-a strecurat de pe scaun și într-un colț al camerei, unde și-a asumat un rol mai puțin văzut în public: cel al veseliei liniștite și răbdătoare pentru cercetătorii săi, exploratorii off-trail pe care îi echipează cu unelte și apoi expedieri - sunați când puteți! - în câmpurile stelare ale minții.

Tinerii bărbați și femei au făcut clic făcând clic pe diapozitive ale ultimelor lor lucrări pești zebra: Iată neuronii care se aprind atunci când peștii au un șoc ușor. Aici, vizualul își face creierele acasă pentru a estima mișcarea. Aici, o cameră de mare viteză de pe o mașină de frezat cu capul în jos, un nou instrument care poate lăsa în curând membrii laboratorului să urmărească activitatea creierului în peștii care înotă liber.

Engert a pus câteva întrebări blânde, dar mai ales a fost încurajare: „Uimitor!” „Foarte frumos - bestia în acțiune!” „Uitați-vă! Percepția, cunoașterea și conștiința aici. Sufletul peștilor! ”

Un student de grad a subliniat că patinele în linie de pe fiecare dintre picioarele lui Engert aveau culori și moduri diferite. Engert se scoase de pe patine pentru a dezvălui șosete - gri pe un picior, negru pe celălalt. Apoi și-a scos șosetele. Pe piciorul stâng, unghia mare a fost pictată în roșu, iar celelalte purpurii. Pe piciorul drept, unghia mare era purpurie, iar celelalte, roșii. Când fiica sa a epuizat degetele de la maică într-un recent experiment cu unghiile, tatăl ei i-a oferit.