В 2013 году на конгрессе Global Future 2045 Эд Бойден не просто рассказал о мозге. Он показал, как управлять им с помощью света.

Бойден — нейроинженер Медиалаборатории MIT — один из пионеров оптогенетики. В начале 2000-х он и коллеги взяли светочувствительный белок из зелёных водорослей — канальный родопсин — и экспрессировали его в нейронах. Посветите синим светом → нейроны возбуждаются. Позже светозависимые насосы позволили выключать нейроны. Впервые у нейронауки появилась клеточно-специфичная «клавиатура» с миллисекундной точностью для отправки команд в мозг.

Само мероприятие? Конгресс Global Future 2045, организованный «Инициативой 2045», основанной Дмитрием Ицковым. Его сверхзадача: эмуляция мозга, радикальное продление жизни, кибернетическое бессмертие, аватары. Доклад Бойдена «Инструменты для анализа и инженерии мозга» был основополагающим: прежде чем эмулировать или восстанавливать мозг, нужно картировать, контролировать и строить его цепи.

В докладе Бойден обрисовал масштаб проблемы:
• Кубический миллиметр мозга: ~100 000 клеток, ~1 млрд связей, потенциально триллион событий в секунду.
• У нас даже нет полного списка «деталей» — типов клеток.
• Препараты для мозга разрабатываются ~9 лет, в ~92% случаев не проходят клинические испытания, стоят ~$850 млн — и воздействуют на весь мозг, вызывая побочные эффекты.

Его лаборатория создаёт инструменты и передаёт их сообществу — сейчас ими пользуются более 1000 групп. Примеры из доклада:
• Роботизированный пэтч-кламп для обнаружения клеток, записи электрической активности, извлечения молекулярного содержимого и окрашивания морфологии.
• 3D-массивы электродов, чтобы покрывать мозг и записывать распределённые цепи.
• Оптогенетика в действии: активация дофаминовых нейронов запускает поиск награды; отключение орексиновых нейронов погружает животных в сон за секунды — это связано с нарколепсией.
• Восстановление зрения у слепых мышей путём доставки канального родопсина в сохранившиеся клетки сетчатки.
• 3D-устройства доставки света, которые преобразуют изображение с проектора в произвольные 3D-паттерны света в мозге — вплоть до слова MIT.
• Мозговые сопроцессоры: считывают нейронную активность, выполняют вычисления и записывают обратно с высокой пространственно-временной точностью.
• Создание нейронных цепей в чашке Петри с помощью фотолитографии и тканевой инженерии. Как сказал Фейнман: «Чего я не могу построить, того я не могу понять».

Пионерская работа Бойдена в области оптогенетики не просто открыла новое направление. Она дала нам способ задавать — и получать ответы на — вопросы о мозге, которые когда-то казались научной фантастикой. На мероприятии о выходе за пределы биологии его посыл был ясен: будущее нейротехнологий начинается с инструментов.

Он также стал сооснователем Neurotechnology Ventures, чтобы помогать идеям выходить из лаборатории в мир и масштабироваться.

Смотрите полный доклад: https://youtu.be/8rQpy7jlTGc

#Оптогенетика #Нейронаука #ЭдБойден #Инициатива2045 #Нейротехнологии #ИнженерияМозга #MITMediaLab #БудущееМедицины