Идея переключателя в мозге, которую высмеяли, а затем удостоили Нобелевской премии
Внутри каждого человеческого черепа находится запутанная электрическая сеть весом около 1,3 килограмма. Она хранит детские воспоминания, поддерживает сердцебиение, задаёт ритм дыхания и решает, когда мы спим. На протяжении большей части XX века учёные примерно знали, какие области мозга за что отвечают, но их инструменты были грубыми. Получаемые ими изображения напоминали фотографию, снятую через матовое стекло: можно было разглядеть общие очертания, но никогда — отдельные работающие клетки.
Мечта была проста в изложении и почти неосуществима в реализации: дать одному выбранному типу нейронов собственный выключатель света. Включите его — и эта клетка срабатывает; выключите — и она замолкает. Затем наблюдайте, что делает животное. Если включение нескольких клеток вызывает страх, голод или воспоминание, у вас есть доказательство, что эти клетки вызывают это чувство, а не просто коррелируют с ним.
Эта мечта теперь удостоена высшей научной награды. Три исследователя разделили Нобелевскую премию этого года за работу, превратившую эту идею в стандартный лабораторный метод, используемый по всему миру. Поразительно в этой истории то, как начинался проект. Коллеги когда-то воспринимали это предложение как шутку, из тех, что упоминают на конференциях, чтобы вызвать смех. Внедрение чужеродного гена в конкретные клетки мозга и заставить эти клетки реагировать на свет звучало скорее как научная фантастика, чем нейробиология.
Путь вперёд появился благодаря заимствованию. Исследователи взяли светочувствительные белки у микробов — организмов, которые используют их для восприятия окружающей среды — и доставили генетические инструкции в выбранные нейроны. Направьте тонкое оптоволокно света в мозг, и отреагируют только целевые клетки. Метод быстро распространился, потому что ответил на вопрос, который десятилетиями ставил в тупик эту область: не где происходит активность, а что она делает.
С тех пор лаборатории используют этот подход для прослеживания цепей, лежащих в основе памяти, зависимости, сна и движения. Он помог картировать, как мимолётный опыт превращается в долговременное воспоминание и как повреждённые цепи однажды можно будет перенастроить. Сейчас этот метод — рабочая лошадка современной нейробиологии, он фигурирует в тысячах исследований и в обучении целого поколения исследователей.
Премия также несёт более тихий урок о том, как на самом деле движется наука. Крупные прорывы редко появляются в готовом виде. Они начинаются как странный вопрос, который никто не может финансировать, переживают годы скептицизма и лишь позже кажутся очевидными задним числом. Три лауреата продолжали работать, пока их идея была немодной, и именно поэтому она в конечном итоге стала незаменимой.
Для публики практическая отдача всё ещё разворачивается. Понимание того, какие клетки управляют каким поведением, может определить будущие методы лечения таких состояний, как болезнь Паркинсона, хроническая боль и тяжёлая депрессия. Ничего из этого не гарантировано, и перевод результатов на животных в терапию для людей остаётся медленной и кропотливой работой.
Что уже ясно, так это смена перспективы. Мозг больше не является загадочным целым, которое учёные могут наблюдать только снаружи. Это плата, которую они могут исследовать, клетка за клеткой, вопрос за вопросом. Идея, когда-то отвергнутая как шутка, стала одним из самых острых инструментов для понимания самих себя — и в этом году скептики получили свой ответ.