כיצד דג שקוף עשוי לעזור בפענוח המוח

בדברי הטלוויזיה מהחדר המזרחי של הבית הלבן ב- 2 באפריל 2013 חשף הנשיא אובמה משימה מדעית מפוארת כמו תוכנית אפולו. המטרה לא הייתה החלל החיצון, אלא גבול שכולו מכשף: המוח האנושי. אובמה קרא תיגר על "החוקרים המדומיינים והיעילים ביותר" של האומה למפות בזמן אמת את ההבהוב של כל 100 מיליארד תאי העצב במוחו של אדם חי, מסע עמוק אל תוך הקוסמוס העצבי מעולם לא ניסה להיקבע כל כך טוב. מבט פנורמי של קטניות חשמליות המסתובבות ברחבי המוח עלול להוביל להבנות חדשות מרכזיות של האופן בו אנו חושבים, זוכרים ולומדים, וכמה מחלות מאוטיזם ועד אלצהיימר מחברות את המעגל הנפשי שלנו. "יש לנו סיכוי לשפר את חייהם של לא רק מיליונים", אמר הנשיא, "אלא מיליארדי אנשים בכוכב הלכת הזה."

מהסיפור הזה

עתיד המוח

קנה

תוכן קשור

• גלי הלם עלולים ליצור בועות מסוכנות במוח
• קישור נפשיות מרובות עלול לעזור לרפא מוח מוחי

בחודש שלאחר מכן, שישה קילומטרים מהבית הלבן, תפס פרופסור מהרווארד בשם פלוריאן אנגרט מיקרופון, ומול ראשוני מדעי המוח במדינה הכריז על מאמץ אובמה כחסר תוחלת. "יש לנו את הנתונים האלה עכשיו, " אמר אנגרט, שהיה בחדר מלא בלייזר פרופסורים וסוודרים, לבש חולצת שרירים שהעניקה תצוגות נאות על שריר הזרוע הבולט שלו. "גילינו שהם בעצם לא כל כך מועילים." ("אני חושב שהדמיית מוח מוחית היא פשוט חבורה של שור ----", כך הוא אמר לי את זה אחר כך.) לחוקרים האחרים הוא חייב נשמעו כמו בוגד.

אנגרט, בן 48, היה בעצם האדם הראשון על פני כדור הארץ שצפה במוח באופן מקיר לקיר כפי שאובמה תיאר לעצמו. הוא ועמיתיו עשו זאת בניסוי מדויק המדע, שרשם כל ריפוי של פעילות מוחית בזברה זברה שקופה, מהווה ציון דרך שפורסם רק שנה קודם לכן בכתב העת המדעי הטבעי . עבור אנגרט להציע כי מסע המוח של הנשיא היה דרגש, היה דומה לג'ון גלן שחזר ממסלולו ואמר ל- JFK לא לטרוח עם נחיתת ירח.

"הוא צריך להיות תומך", אומר מיאונג צ'ון, גנטיקאי מולקולרי ומנהל בקרן קוולי, התומך המוביל במחקר מדעי המוח. "הרבה מדעני עצבים רבים אחרים חוגגים את מה שהוא הצליח להשיג, אבל הוא עצמו מכבה את זה."

אבל אנגרט ניסה להצביע: הקלטת מוח שלם, לשיטתו, אינה בהכרח הדרך הטובה ביותר לתגליות חדשות על שלושת הקילוגרמים של הבשר שבין אוזנינו. "אתה יכול למצוא דפוסים, רצפים, אשכולות, קורלציות ואזורי ריפודים. ואז מה? ”הוא אמר לי. זה הרבה נתונים בלי הרבה הבנה.

הבית הלבן - ומדענים רבים - הצביעו יותר מדי תקוות, חשב אנגרט, על רעיון מצומצם מדי כיצד להבין את המוח. על ביקורתו עומדות שאלות לא רק על שיטות, אלא על עצם המטרות של מדעי המוח. כמה עלינו לצפות לתפוס בתקופת חיינו על תופעות כמו זיכרון, שינה ותודעה? מה צריכה להיות השיחות הגבוהות ביותר של התחום? האם זה צריך להיות תרופות למחלות, או שורות חקירה אחרות ראויות לא פחות?

אנגרט מתענג על מחלוקת, במיוחד כשהוא במרכזו. זה משחק מסוכן עבור אקדמאי, אבל המדע שלו מציל אותו. בספטמבר האחרון העניקה לו ממשל אובמה את אחד המענקים הגדולים ביותר של משימת המוח החדשה, ומשכה אותו למנהיג בעצם המאמץ שהוא לא יכול להפסיק להפיץ.

**********

אלפים אם לא מיליוני תאי מוח צריכים לדבר זה עם זה כדי שאדם יבצע אפילו את המשימה הבסיסית ביותר, כמו להרים כוס מים. התאים מחליפים מסרים בצורת קטניות חשמליות, המתרוצצות במהירות של אלפיות השנייה לאורך רשתות סיבים המשתרעים על כל אזור במוח. כמעט בכל רגע, כלומר, בייג'ינג של המוח בטלפון להלסינקי שלה, כאשר לה פז וקמפלה טופלו לכנס. ניתן לחשוב שמעגלי הפעילות הללו עומדים בבסיס כמה מהתעלומות הגדולות ביותר של המוח: כיצד אנו אוגרים זיכרונות; איך אנו חשים רגש; כיצד תאי עצב מקודדים נתונים מחושינו וכיצד הם מושכים על נתונים אלה לתזמור התנהגות; כיצד המעגלים האלה משתנים אצל אנשים עם מחלה פסיכיאטרית ונוירולוגית.

עד לא מזמן, מדענים יכלו להקליט מכמה מאות נוירונים בלבד בכל פעם, אפילו בחיות מעבדה. הם עשו זאת על ידי שקיעת אלקטרודות בכל אחד מהתאים האלה. אך ככל שתנסו לעקוב אחר תאים בבת אחת, כך גדל הסיכון שלכם להרוג את החיה או לקצר את האלקטרוניקה שלכם. מכונות MRI בטוחות, פונקציונליות, מדמות את המוח כולו, אך הן עוקבות אחר רמות החמצן בדם, ולא פעילות חשמלית, והרזולוציה גסה מדי מכדי לחקור מעגלים ברמה התאית. וזו הסיבה שעיתון הטבע של Engert משנת 2012 על דג הזברה התינוק בגודל ריסים נחת עם לוויתן של התזה. הצוות שלו מצא דרך לתעד את כל מוחו של בעל חיים באמצעות טאטת fMRI ודיוק תא-אחר-תא של אלקטרודות.

דגי הזברה הם דגי מים מתוקים ילידי נחלים המתבוללים דרך רפידות אורז לאורך הגנגס, בהודו ובבנגלדש. במערב, הדגים עם פסים כחולים וזהב ידועים יותר כמין אקווריום המתחיל הבסיסי שלך. בשנות השבעים, מדענים ראו ביצורים הבלתי בולטים הללו את יצירותיה של חיית המעבדה הגדולה הבאה. דג הזברה מתרץ במהירות, עולה מעט ויש לו גנים שקל לתמרן. ובימים הראשונים לחייהם, דג זברה, מוח לזנב, הם עוברים דרך. לקרוא את מוחותיהם של דג הזברה בתינוק, הבינו מאוחר יותר מדענים, כל שעליכם לעשות היה להסתכל.

לאחר שנים של ניסוי וטעייה, אנגרט ואנשיו במעבדה הוציאו ניסוי פרוע. אנגרט קוד כינה אותו "דגים במטריקס", על שם טרילוגיית סרטי המדע הבדיוני על אנשים שחושבים שהם מנהלים חיים רגילים אך למעשה הם חתומים בתרמילים, מוחם חיווט למכונה מציאות מדומה. הניסוי כיוון לשאלה בסיסית: מה קורה במוחם של דג הזברה התינוק בזמן שהם לומדים?

בהתחלה, לא היה ברור שמישהו יכול ללמד דבר מה דג זברה. אנגרט וחבריו ניסו במשך שנים לעורר שינויים בהתנהגות מתמשכים על ידי מתן דגים לזעזועים קלים או תגמול אותם באלכוהול או קוקאין, והכל ללא הועיל. אבל, על ידי אינסטינקט, דג הזברה שוחה נגד זרם, רפלקס שמונע מהם להישטף במרק אורז, או גרוע מכך, לים. מה אם מדענים היו יכולים לגרום לדגים לחשוב שהרפלקס החוטי הקשיח הזה לא עובד נכון? האם הדגים ילמדו להסתגל?

החוקרים השיגו שורה של דג זברה מהונדס גנטית שהנוירונים שלהם מהבהבים בירוק כשהם יורים; התאים מייצרים צבע ניאון הזוהר בהיר בנוכחות יוני סידן, הזורמים פנימה כשהתא ירה. הדגים היו חייבים להיות ללא תנועה, כך שההבזקים הירוקים לא יטושטשו תחת מיקרוסקופ, ועדיין יש להם אשליה של חופש.

אנגרט ושניים מתלמידיו, מישה ארנס ורובן פורטוגז, שיתקו את הדגים ברעל ארס נחשים והושעו אותו במים בצלחת פטרי צלולה. כדי לחקות את החוויה הוויזואלית של שחייה בנחל, הם הציבו מסך הקרנה מתחת לצלחת הפטרי והציגו סט של סורגים נעים. מהאלקטרודות הטופחות ועד עצבים בזנב הדג, החוקרים חשו מה המוח אומר לזנב לעשות, למרות שהזנב עצמו לא יכול היה לזוז בפועל. מחשב האט את הסורגים כשהדג התנופף - או חשב שהוא מרפרף - בזנבו, כך שיקבל רמז חזותי שהוא ממשיך בהצלחה במקומו במים הנעים.

ואז הגיע שטיפת המוח. כשהדגים "שוחים", האטו החוקרים את הסורגים יותר מדי או הפכו את מסלולם, במטרה לגרום לבעלי החיים לחשוב שהזנב שלו הפך להיות חזק מאוד. או שהם גרמו לסורגים להאט מעט מדי, והכניסו את הדג לחשוב שהזנב שלו חלש בצורה לא רגילה. בכל מקרה, הדגים פיצו, או שהפחיתו את זנבי הזנב שלו או הגדילו אותם: כל מה שנדרש כדי להישאר הכניסו לזרם הווירטואלי. לא רק שדגי הזברה לאחר כיברו מחדש את כיווני הזנב שלהם, הם זכרו אחר כך לעשות זאת: הם למדו. כאשר המדענים העניקו לדגים הפסקה של עשר שניות ואז החזירו את מהירות המוט למצבם הריאליסטי, הדג ריסס בתחילה את זנבותיהם כאילו הם עדיין חזקים מדי או חלשים מדי.

(סמואל ולסקו / אינפוגרפיית 5W) (סמואל ולסקו / אינפוגרפיית 5W) מוח דג הזברה במהלך השחייה (פלוריאן אנגרט) מוח דג הזברה בזמן גירוי חזותי בלבד (פלוריאן אנגרט) דג הזברה היה פופולרי בקרב ביולוגים התפתחותיים מאז שנות השבעים. הדגים מטילים 100 עד 200 ביצים בשבוע, הצומחים לזחלים חמישים מהגודל המוצג כאן. (מעבדת אדם פרסלו / הית ', מכון המחקר הרפואי וולטר ואליזה הול)

קטעי וידאו של 100, 000 נוירונים של הדגים, שצולמו באמצעות מיקרוסקופ בעל עוצמה גבוהה, מראים שדות של ירוק נוצץ, מנצנצים באזורים הקשורים לחזון, תנועה ולמידה. ציין במיוחד קבוצה של תאי מוח שלא היו קשורים ברורים לחזון או לתנועה, והבהבו רק כשהדגים הבינו שהזנבות שלהם חלשים או חזקים מהצפוי. השתמש בתאוריות שתאים אלה מילאו תפקיד ב"הפתעה "או" איתור שגיאות. "

בעיתון הצוות נרשמו מספר פריצות דרך, אך הפלא הטכני של ההקלטה המוחית הוא זה שמשך את תשומת הלב הרבה ביותר. מעולם לא צילמו מדענים פעילות בכל תאי העצב של חיה חיה. "הטכנולוגיה הייתה שם כדי לעשות את הניסוי הזה, אבל אף אחד לא עשה את זה", אמר לי ג'וזף פצ'ו, פרופסור לקורנל שעשה הרבה מהתקדמות הזרע במדעי המוח הזברה. "רק פלוריאן היה מספיק אגוזי. זה סוג של גישתו של החיים 'לך גדול או לך הביתה' לחיים. "

**********

כאשר התייצבתי במעבדה של אנגרט בקומה השנייה בבניין BioLabs של הרווארד, הוא בירך אותי ואמר, "אני הולך להראות לך משהו ממש מצחיק." הוא הוביל אותי אל מחוץ לבניין ובמורד אספלט לצד. דלת בית הספר לאלוהות בהרווארד. כרטיס למינציה על דלת הדלת אמר "לא מעשן בתוך 25 רגלים של כניסה לבניין." אבל על הדלת עצמה היה סימן נוסף: "לא כניסה."

הוא התבונן בפניי כדי לוודא שרשמתי כיצד ניתן לקרוא את הסימן השני באופן סביר כדי לשלול את הראשון. ואז פרץ בצחוק מרגיז וגבוה. כששאלתי אם אוכל לצלם, הוא נעתר בשקיקה, ודאג ששני השלטים עדיין נראים. ואז הדליק סיגריה של "אמריקן ספיריט", פוצץ עשן לעבר מרזבי אולם האלוקות והבהב במצלמה את חיוכו הטוב ביותר של הילד השובב.

אנגרט חיקק עבורי, בזעיר אנפין, את אחת הפרסומות הציבוריות האהובות עליו: המגרפה בקומדיה של נימוסים, הקוסם שהתנהגותו הרעה כל כך לא מזיקה עד שרק המאשימים שלו נראים מטופשים בסופו של דבר. הסיפורים שהוא אוהב לספר על עצמו כוללים בריחות צרות ממגוון כזה או אחר של מהומה או גאווה. הרווארד, עם המוניטין הקדוש שלה, אגואים גדולים וצווי האופנה הטווידיים, מציעה לו נייר כסף יעיל במיוחד. כאשר עמיתים התלוננו על ההחלקה שלו דרך בניין BioLabs, צוותי האחזקה הציבו שלטי "אין רולרבלדינג". הם ירדו לאחר שקבע כהונה.

הבחנתי בשוט עור עם ידית עץ מאחורי שולחנו של אנגרט באחר הצהריים, וכששאלתי מה הוא עושה שם, הוא תפס את זה, קפץ על רגליו ופתח את הסדק שבקע באוזניים שהשיק זוג מתלמידי הדרגה המבוהלים מכיסאותיהם. "אתה רואה איך הם מגיבים, איך הם פתאום עובדים מהר יותר?" הוא התבדח. למען האמת, מישהו נתן לו את זה באירוניה. אנגרט ידוע ברצועה הארוכה מאוד שהוא מעניק לחברי מעבדה. המדע ההמצאה ביותר, כך הוא מרגיש, מגיע בסביבה בה הוגים עצמאיים מבריקים זוכים לרסן חופשי לרדוף אחר רעיונותיהם המפוארים ביותר, גם אם הם נכשלים.

אדם קמפף, בעל תואר ראשון באסטרופיזיקה לתואר ראשון, שקל את המעבר למדעי המוח לתואר שלישי בשנת 2002, כאשר אנגרט נתן לו כרטיס אשראי בהרווארד ואמר לו לבנות את המעבדה מיקרוסקופ דו-פוטוני, קונטרה של לייזרים ומראות שההרכבה שלהם דורשת מגנום של מיומנות טכנית. המיקרוסקופים, אשר יורים שני קטניות של אור אינפרא אדום בנקודה אחת, מוערכים לתמונות הנקיות שהם מצלמים של תאים צבועים בפלורסנט, כמו אלה שמבהיקים בירוק בדג הזברה שעבר שינוי גנטי.

אנגרט טס אז לברקלי, שם בדיוק סיים מלגת פוסט-דוקטורט, כדי שיוכל לרכב על אופנוע הסיירת שלו בהונדה צל בחוצה קאמברידג '.

"בזמן שהוא היה בחוץ אני חושב שהוצאתי בערך 300, 000 $, " אמר לי קמפף. "במבט לאחור, אתה הולך, 'חכה, זה משוגע', " אמר קמפף, שנשאר לדוקטורט ופוסט-דוקטורט אצל אנגרט, וכעת הוא מנהל מעבדה במרכז סיינסברי וולקקום, מכון למחקר מדעי המוח באוניברסיטת קולג 'בלונדון. "אבל זה היה הדבר הכי טוב שקרה לי אי פעם."

לדיון הציבורי ב -2009 שאנגרט נשא במסגרת הצעת כהונתו, עמית יעץ לו לדלג על חולצת השריר ולהתחפש. אנגרט עשה זאת - ב- lederhosen. כאשר עלה לבמה במכנסיים קצרים מעור וגרבי ברכיים, הוא הבטיח לאולם ההרצאות הארוז שבניגוד למראה, הוא לקח את עצתו של עמיתו ללב. "זו הלבוש הרשמי של השבטים הבוואריים, " אמר אנגרט, כשהחדר מוצף מצחוק, "וזה סימן לכבוד הגבוה ביותר לכל קהל."

**********

פלוריאן היה בעבר homebody שקט וטרף ספרים, מספרת אחותו קתרינה. השניים גדלו במחוז שוואבינג במינכן, מובלעת בוהמית המונפשת על ידי סטודנטים מהאוניברסיטאות הסמוכות. אביהם היה אופה שהקים רשת גלידה מקומית, ואמם מכרה את מספרה של משפחתה לגידול הילדים. לשם כישוף כולם חיו מעל ספינת הדגל אנגרט קרח. ילדים תמיד היו מסתובבים, אבל "אף פעם לא ידעת אם הם חברים שלך בגלל הגלידה או בגלל שהם חיבבו אותך", אומרת קתרינה, כיום רופאה לטיפול ראשוני במינכן.

כשאנגרט היה בתיכון, אביהם, חרד מכיתותיו באנגלית, שלח אותו ללונדון לשנת לימוד שפה. אנגרט חזר הביתה מוחצן ובטוח בעצמו. עד מהרה הוא מצא את עצמו בתוך קהל של ניהיליסטים במלחמה קרה מעוצבים בעצמם, שהאמינו לחיות לרגע מכיוון שקטסטרופה גרעינית הייתה מסוגלת למחוק את המין האנושי לפני שמישהו מהם הגיע לגיל 30.

שאלות גדולות על מקורות היקום הלהיבו את אנגרט, ולפיזיקה נראה שיש תשובות. עם זאת, בשנה הבכירה שלו באוניברסיטת לודוויג מקסימיליאן במינכן, שני העמודים של התחום - חלקיקים יסודיים ואסטרופיזיקה - חשו "מנותקים מדי מחיי היומיום", אמר לי. השכן הסמוך למשפחתו היה חוקר מוח, והוא אמר לאנגרט כי מדעי המוח זקוקים לפיזיקאים, שעתיד השדה תלוי בהמצאת כלים חדשים להציץ למוח.

כסטודנט לתואר שני וחוקר פוסט-דוקטורט במכון מקס פלאנק לנוירוביולוגיה מחוץ למינכן ובאוניברסיטת קליפורניה, אנגרט בנה ציוד לגילויים חשובים כיצד משתנים נוירונים בחולדות וזעצים בתגובה לגירוי חזותי וחשמלי - שינויים חשובים מכריעים למידה וזיכרון. הוא בילה שנתיים בעיצוב מיקרוסקופ דו-פוטון בהתאמה אישית, שהלייזר שלו, אם לא יעבור אותו, עלול לחסל רשתיות. במחווה טיפוסית, אנגרט הצמיד את משקפי הבטיחות של המעבדה לקיר והציב שלט מעליהם כתוב "רק לוומפס."

מתנתו לעסקי ג'אגלינג והנאה הובילה את חלקה בהערות פנים-עירוניות. בשנת 2002 כתב מו-מינג פו, שבמעבדתו עבד אנגרט כפוסט-דוק, מכתב שדיבר על חברי המעבדה בגין עצלנות. "יתכנו כמה עמיתים ברי מזל נדירים כמו פלוריאן, ש ... יכולים ליהנות מהחיים לזמן מה ועדיין לקבל הצעת עבודה מהרווארד, " כתב פו. "לאף אחד אחר במעבדה אין את המותרות של פלוריאן לשחק בו."

**********

הבית הלבן השיק את משימת מדעי המוח שלה, המכונה "יוזמת המוח" (למחקר מוח באמצעות קידום נוירוטכנולוגיות חדשניות), עם בקשה של 100 מיליון דולר לקונגרס. המכונים הלאומיים לבריאות העניקו בסתיו האחרון 46 מיליון דולר במענקי מוח, וסוכנויות שונות לא פחות מקרן המדע הלאומית, סוכנות פרויקטים מתקדמים למחקר מתקדמים ומינהל המזון והתרופות תומכים במחקר המתואם ליעדי היוזמה. במגזר הפרטי חברות כמו גוגל, GE ו- GlaxoSmithKline הקדישו למשימה יותר מ -30 מיליון דולר.

מדענים המעורבים במאמץ רואים גישת סולם מדרגות, העובדים מתולעים עגולות (300 נוירונים), זברה זבובית ופירות (100, 000 כל אחד) לעכברים (75 מיליון) וקופים (6 מיליארד למקווה) לפני שסיכמו את ההימלאיה של האדם מוח (כמעט 100 מיליארד דולר). במובנים מסוימים, היוזמה נמשכת כעת בכל החזיתות במקביל. מדענים בוחנים חלקים ממוח האדם תוך כדי גישה הוליסטית יותר בקרב חיות מעבדה. והם מנסים מגוון כלים - לייזרים, בדיקות אולטרה-אטין, תגים כימיים, אולטרסאונד היי-טק, מולקולות המופעלות באור, fMRI מהדור הבא וסורקי PET - בתקווה להקליט ברזולוציה גבוהה ממוח עמוק בתוך המוח הלא- שקוף .

צ'ון, שעזר לשכנע את הבית הלבן להשיק את יוזמת המוח, דימה את עבודת הדגי הזברה למעלית מפורשת. "עדיין היינו בקומה הראשונה וניסינו להגיע לקומה השנייה", היא אומרת. "ואז משום מקום הלכנו לקומה העשירית."

רק בעיתון של אנגרט - ובשנה הבאה, מישה ארנס, שהפך את קריאת הנפש של הזברה מהר יותר באופן דרמטי - "חשבנו, אוקיי, יוזמה זו יכולה להיות אפשרית, " אמר צ'ון. "קפיצת האמונה שהם עשו הייתה אדירה."

לכ -80 אחוז מהגנים הקשורים למחלות אנושיות יש מקבילה לדגי הזברה. (ד"ר דומיניק פאקט / אוניברסיטת רוקפלר) בתקופת מיפוי המוח האחרונה, חוקרים במכון הרפואי הווארד יוז מסמנים לצמיתות ירי תאי עצב (מגנטה) בתוך דג זברה שוחה בחופשיות. (אריק שרייטר, HHMI / קמפוס המחקר ג'נליה) מבט זה על מוח דג הזברה, מצוות מאוניברסיטת קולג 'בלונדון, מראה אזורים שבהם נפגשים נוירונים (מגנטה) וצרורות אקסונים (ירוק). (טום הוקינס וקייט טרנר במעבדת וילסון ב- UCL כחלק מ- Zebrafishbrain.org)

היא מצפה שהתשלומים לבריאות האדם, אם תנאים כמו אפילפסיה עשויים להגיע בעוד חמש שנים. טיפולים במחלות פחות מובנות - מפרקינסון ואלצהיימר ועד אוטיזם, סכיזופרניה והפרעת דחק פוסט-טראומטית - הם רחוקים יותר, אך כמעט ואינם בהישג יד. על ידי השוואה בין מוחם של אנשים בריאים, תא אחר תא, לבין אלו הסובלים מהפרעות עצביות, מדענים עשויים להיות מסוגלים לבודד את המעגלים שהתמוטטות בהם מקדימה את המחלה. תגליות אלה עלולות לדרבן פיתוח של תרופות וטיפולים חדשים. דג הזברה, שהם חוליות-בטן ובכך מוח מוח דומה לשלנו, כבר מובילים את הדרך. הם משמשים לבדיקת תרופות ולמחקר הנוירוביולוגיה של חרדות, שינה ושימוש באלכוהול.

אנגרט, עם זאת, שמח להשאיר עיסוקים כאלה למדענים אחרים. לדבריו, הוא מעולם לא התכוון לפעילות תדמיתית בכל המוח של המוח. זה היה רק ​​תוסף לניסוי "המטריקס" - עפרון כדי להשתיק דיון בשאלה אם הקלטה כזו הייתה אפילו אפשרית. הוא מונע על ידי שאלות ללא יישומים ברורים: כיצד דג הזברה מגיב לסוגים מסוימים של גירויים? אילו מעגלים עצביים יורים כאשר דגים שוחים, צדים או בורחים מטורפים? אילו ניסויים מציעים את המראה הטוב ביותר על למידת דג זברה?

הוא רוצה שהציבור והפוליטיקאים יעריכו את מדעי המוח מאותן הסיבות שהם מבצעים את טלסקופ החלל האבל, את קדריידר הדרון הגדול או את רובר המאדים. אף אחד מאלו לא נוגע ישירות בחיי היומיום, אך הם ממומנים מכיוון שיש יופי בפתיחת תעלומות היקום. הוא מאמין שהמסע יוחזר אם יוזמת המוח תימכר יתר. "הבעיה, " הוא אומר, "היא שאם לא נפתור את אלצהיימר ופרקינסון, זה ייראה כאילו נכשלנו במשימות שנקבעו ואנשים ייקחו את הכסף ויגידו 'נסה נחמד, אין סיגר'."

באשר לשאלות הפילוסופיות שהעלתה עבודה זו - האם לימוד המוח ילמד אותנו משהו על אופי התודעה האנושית, או רעיון הנפש; האם המדע יצמצם יום אחד את חומרי האנושיות שלנו לחישוב קר של קוד אלגוריתמי - הוא אגנוסטי.

נפגשנו ערב אחד בבית הסגול בוהק בו הוא מתגורר עם פולינה קהייובה, חוקרת תרופות שמאירה אור כסופרן הסימפונית של בוסטון, ובתם בת 6. במהלך נזיד העדשים, אנגרט נזכר במשהו שבלשן ה- MIT, נועם חומסקי, אמר פעם: "אם איננו יכולים להסביר מדוע ג'וק מחליט לפנות שמאלה, כיצד נוכל להסביר מדוע בן אנוש מחליט לעשות משהו?"

"אפילו החרק הנמוך ביותר הוא מכשיר מותאם להפליא, שמורכב ומעניין יותר מכל מחשב, " אמר לי. "זאת אומרת, לא תרצה לדעת איך המוח שלו עובד?"

אחרי כמה ימים עם אנגרט, עשיתי דרך להתמודד עם המוח שלו . המטרות שלו, מתברר, אינן מתאימות כמביכה ליוזמת המוח כפי שהוא לפעמים מעמיד פנים, גם אם המוטיבציות שלו שונות. תמונות חיות של כל נוירון מהבהב של מוח יכולות להחזיק כוח אדיר, הוא אומר, אם מדענים היו רואים גם את החוטים: הסיבים הדקים שדרכם נוירונים שולחים איתותים. ואז תדע אם נוירונים ספציפיים מדברים זה עם זה - ואולי גם מה הם אומרים.

אחר הצהריים בקמפוס, אחד מתלמידי הכיתה של אנגרט, מריאלה פטקובה, העביר אותי מעבר לחצר למעבדה של ג'ף ליכטמן, פרופסור לביולוגיה מולקולרית ותאית. בתוך חדר ללא חלונות, מוח מוח שלם של דג הזברה נוקשה בשרף ונחתך בסכין יהלום ל -30, 000 פרוסות דקיקות במיוחד. סריקת מיקרוסקופים אלקטרוניים מצלמים כל אחת מהפרוסות, ושמונה סטודנטים לתארים מתקדמים וכמה מתנדבים - כולל אמה של פטקובה, דרך האינטרנט מבולגריה - עוקבים אחר "החוטים" העצבים ביד מפרוסה לפרוסה. פרופסור אחר, קונסטנס צ'פקו, יבצע מעקב נוסף על ידי התבוננות בווירוסים פלורסנטיים שמתפשטים במוח. לאחר השלמת תרשים החיווט, אנגרט יניח עליו את מפת הנוירונים המהבהבים. לאחר מכן, חיים ספומולינסקי, תיאורטיקן, ינתח את זרמי התנועה העצבית על פני החוטים, בחיפוש אחר עקרונות המקשרים בין דפוסי התנועה הללו להתנהגויות ספציפיות של דגים.

כשעבודתו של אנגרט תסתיים, שלדבריו עשויה לארוך 20 שנה, לא יהיו לו שום דבר מפואר יותר או פחות מ"דג וירטואלי ": תוכנה המחקה את פעולתו המלאה של מוח דג זברה. מדענים יכלו לחייג לכל תערובת של תשומות חושיות - טמפרטורת מים, תבנית של אור, מסלול טרף או טורף סמוך - והאלגוריתמים של התוכנה יראו לא רק כיצד יגיב דג אמיתי, אלא מה קרה במוחו, אלפיות השנייה אלפית השנייה ותא אחר תא, לפני שהיא עשתה זאת.

הוא הבין במהותה מדוע דג הזברה פונה שמאלה.

**********

בבוקר יום שישי מביאים את נקודת המבנה היחידה למעבדה של אנגרט: פגישת כל הידיים השבועית, שבה 20 סטודנטים ותארים מתקדמים מתארכים זה את זה על מחקרם. ביום שישי באמצע דצמבר כשהייתי בסביבה, אנגרט רוכסן על גלגיליות, לבוש חולצת טריקו עם תמונה של סנופי מכופף את שריר הזרוע והמילים "ברוך הבא לתערוכת האקדחים."

הפרופסור התיישב בראש השולחן וקפץ למעלה ולמטה על הכיסא הפנאומטי, כמו ילד שמתרוצץ ליד שולחנו של ההורה. "וואו, " הוא אמר. "אני מרגיש שאני אחראי."

אבל באותה מהר הוא החליק מהכיסא ולפינת החדר, שם קיבל על עצמו תפקיד שנראה לעיתים קרובות פחות בפומבי: זה של המעודדת השקטה והסבלנית לחוקריו, מגלי שטח שהוא מצייד בהילוך ואז משלוחים - התקשר כשתוכל ! - אל שדות הכוכבים של הנפש.

הצעירים והצעירות החליפו תורן דרך השקופיות של עבודת הדג האחרונה שלהם: הנה הנוירונים המהבהבים כשהדגים מקבלים הלם קל. כאן, חזותי מרמז על מוחם הביתה כדי להעריך תנועה. כאן, מצלמה במהירות גבוהה במכונת כרסום הפוכה, כלי חדש שעשוי לאפשר בקרוב לחברי המעבדה לעקוב אחר פעילות המוח בדגים ששוחים חופשי.

אנגרט הציג כמה שאלות עדינות, אבל בעיקר היה עידוד: "מדהים!" "נחמד מאוד - החיה בפעולה!" "תראה את זה! תפיסה, קוגניציה ותודעה כאן. נשמת הדג! "

סטודנט לתואר ראשון הצביע על כך שהגלגיליות בתור על כל אחת מכפות רגליו של אנגרט היו בצבעים ועיצוב שונים. אנגרט קילף את הגלגיליות וחשף גרביים - אפור על רגל אחת, שחור על השני. ואז הסיר את הגרביים. ברגלו השמאלית נצבע ציפורן הרגל הגדולה בצבע אדום, והאחרים סגולים. ברגלו הימנית, ציפורן הרגל הגדולה הייתה סגולה, והאחרות אדומות. כשבתו מיצה את בהונותיה של אמה בניסוי לק לאחרונה, הציע אביה את שלו.