Mokslas ir IT

2019.03.06 05:30

Nuo taksisto – iki Nobelio premijos laureato: smegenų GPS atradėjo kelias nebuvo lengvas

Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2019.03.06 05:30

Ar prisimenate tą momentą, kai stovėdami labirinte sprendėte, kuris jūsų pasirinkimas – sukti į kairę ar dešinę – greičiausiai išlaisvins jus iš spąstų. Juk jautėte, kad vienas pasirinkimas teisingesnis. O gal įstrigo akimirka, kai grįždami namo galvoje „nusipiešėte“ trumpiausią kelią? „Už tai turime padėkoti mūsų vidiniam GPS“, – teigia 2014 metų Nobelio premijos laureatas medicinos ir fiziologijos srityje Johnas O`Keefe`as.     

Gyvybės mokslų konferencijos „The Coins“ metu paskaitą skaitęs mokslininkas LRT.lt papasakojo apie smegenų hipokampo ląstelių tyrimus, nustebinusią Nobelio premiją ir lietuvius, kurių darbais labai didžiuojasi. 

– Astrofizikai teigia, kad šiuo metu jie jau supranta, kaip veikia 4 ar 5 procentai visatos, plika akimi matome tik nedidelę dalį šviesos spektro. Kiek šiuo metu žinome apie žmogaus smegenis?

– Tiksliausia atsakyti, kad suprantame šiek tiek. Gana daug žinome apie atskiras ir labai mažas smegenų dalis, neuronus. Žinių gauname iš funkciniu magnetiniu rezonansu padarytų atskirų smegenų sričių nuotraukų. Gerai suvokiame, už ką atsakingos smegenų sritys – vienos padeda įsiminti informaciją, kitos kontroliuoja mūsų emocijas ir galbūt net asmenybę, charakterį. 

Visgi kol kas mažai nutuokiame, kaip pavieniai neuronai veikia vienas kitą, koks ryšys (kada ir kodėl) susidaro, kaip sukuriamos grandinės ir sudėtingi tinklai iš milijonų smulkių dalelių. Neuronų ryšių tyrimai išties yra „kūdikiai“. Tik dabar galime pradėti naudotis technologiniais įrankiais, kurie gali padėti stebėti daugybę ląstelių vienu metu. Tai reiškia, kad mūsų sėkmė įminti smegenų paslaptis labai priklauso nuo fizikų tobulėjimo, galimybės kuo tiksliau stebėti elektrinį aktyvumą tarp smegenų neuronų. Daugybė reikšmingų atradimų anksčiau padaryta stebint keliolika ląstelių, naujos technologijos, nauja optika padės vienu metu analizuoti tūkstančius jų. Tikiu, kad jau greitai sužinosime tikslios informacijos, kaip smegenys kuria įvairių žmogaus emocijų koncepcijas. 

– Nesiryšite įvardyti skaičiaus?

– Tai būtų labai drąsu. Yra tokie žinomi nežinomieji ir nežinomi nežinomieji... Tegul jis lieka nežinomu nežinomuoju. Tikrai neturime bendros mokslinės teorijos apie smegenis ir jų veiklą. Fizikai mus lenkia, nes jų bendros teorijos apie dalelių veikimą tikrai daug ką padaro aiškiau. Kalbant apie smegenis ir neuronų tinklus, tiksliai įvertinti mūsų žinias būtų neatsakinga. Pamenu, dar 1980 metais buvo mokslininkų, kurie sakė, kad jiems trūksta tik pinigų, jog sugalvotų, kaip įveikti vėžį...

– Kai gavote Nobelio premiją, buvo praėję 43 metai po jūsų „vietos“ ląstelių atradimo smegenų hipokampe. Tai tarsi rodo, kad geram mokslininkui reikia daug kantrybės ir užsispyrimo?

– Oho. Tiek daug laiko? Svarbu žinoti, kokių klausimų klausti, kokių atsakymų ir kur ieškoti. Padaręs atradimą, iš karto pagalvojau – galbūt klystu. Visgi jaučiau, kad mano idėjos ir jų įrodymas gali būti labai svarbus. Mokslas išties yra labai konservatyvus – prireikia labai daug laiko, kad tai, kas nauja, būtų patvirtinta. 

– Kaip pasikeitė gyvenimas, tapus mokslo superžvaigžde?

– Yra ir gerų ir blogų dalykų. Pradėsiu nuo blogų. Beveik visą savo gyvenimą praleidau būdamas vadinamuoju „bench scientist“, mokslininku, kuris didžiąją dalį laiko praleidžia laboratorijose, kur atlieka eksperimentus savarankiškai. Žinoma, į studentų pagalbą niekados nenumojau ranka. 

Blogai tai, jog reikia daug daugiau viešai kalbėti, mažiau laiko lieka bandymams. Daugelis aplinkinių, o vėliau ir pats, pradedi galvoti, kad daug žinai apie kitas sritis, nors iš tiesų taip nėra. Tavęs prašo kalbėti įvairiomis temomis, bet stengiuosi to per daug nedaryti. 

Privalumas – galimybė populiarinti savo veiklos lauką, sudominti naujus tyrėjus. Tai reiškia, kad ir mano kolegoms bus lengviau gauti finansavimą, nes mūsų tyrimai įvertinti kaip aktualūs ir prasmingi. Taip visi mokslininkai, besidomintys minėtais klausimais, gauna dalelę naudos, premijos, jų gyvenimas palengvėja. 

– Ar gerai pamenate akimirką, kai sužinojote, jog premija skirta jums?

– Man paskambino kolegė ir paklausė, ar stoviu, ar sėdžiu. Pasiūlė atsisėsti. Ji teigė, kad kažkas iš Stokholmo nori su manimi pasikalbėti. Žinojau, kad tą dieną bus skelbiami laureatai, bet vis tiek paprašiau skambintojo telefono numerio ir patikrinau, ar jis tikras. Ar kolegos nekrečia šunybių. Kai supratau, kad tai ne pokštas, pasijutau puikiai, užvaldė teigiamos emocijos.

– Žinau, kad domitės filosofija. Rašėte, kad skaitydamas filosofų tekstus pagalvojote, jog dalį amžinųjų klausimų galėtų išspręsti ir smegenų tyrimai. Ar neuromokslininkai priartėjo prie atsakymų?

– Daug studijavau inžinerinių dalykų, bet tikrai domino ir filosofija. Mūsų mintys, protas, sąmonė, sąmoningumas, emocijos, elgsena – jaučiau, kad daug atsakymų galima rasti geriau suvokiant smegenų veiklą. Vienas psichologas parodė man įrankius, kurie gali padėti susieti smegenų veiklą, pavyzdžiui, su aplinkos suvokimu. 

Man parūpo ir Platonui ramybės nedavę klausimai – kiek gebėjimų ir informacijos yra užkoduota ką tik gimusio kūdikio smegenyse, kiek jas vėliau paveikia jo aplinka, kaip vyksta smegenų mokymosi procesas. Man įsiminė ir vokiečių filosofas Emanuelis Kantas, kuris turėjo ir kitokią nuomonę. Įdomu tai, kad dar pakankamai nedaug suvokdami apie genetiką, DNR struktūrą, atlikome bandymus laboratorijoje su gyvūnais ir norėjome nustatyti, kokio amžiaus ir kaip jie pradeda suvokti aplinką. Paaiškėjo, kad vietos suvokimas atsiranda tik gimus. Malonu į filosofų klausimus atsakyti šiuolaikinio mokslo argumentais.

– Tai koks jūsų mėgstamiausias filosofas?

– E. Kantas. Jo pasaulėvoka išties artima mano tyrimams ir idėjoms.

– O kuris eksperimentas paliko didžiausią įspūdį?

– Pirmi atradimai labai svarbūs, bet man, kaip ir daugeliui, maloniausi naujausi pasiekimai. Daug metų bandome kuo daugiau sužinoti apie skirtingas smegenų ląsteles. Yrą ląstelės, kurių signalai mums padeda suvokti vietą, kurioje esame, kryptį, kuria judame. Dar daugiau, yra ir tokių, kurios atsakingos už judėjimo greičio suvokimą. Ir tai dar ne pabaiga. Dar viena ląstelių rūšis veikia tarsi sudaryto aplinkos žemėlapio prižiūrėtoja. Šios ląstelės tarsi palaiko pastovų mastelį, bet kurioje aplinkoje. Kitais žodžiais, vektorinio atstumo prasme, nueiti 2 metrai Vilniuje prilygsta 2 metrams Londone. 

Prie visų šių atradimų prisidėjo ir kartu su manimi dirbantys mokslininkai iš Lietuvos: Julija Krupič ir Marius Bauža. Mums vis dar smagiausia įrodyti, kad kiti klydo, o mes buvome teisūs.

– Kaip vertinate dirbtinio intelekto galimybes, neuronų ir kitų ląstelių skaitmenizavimą? Ar tai padėtų sukurti veikiantį skaitmeninį smegenų modelį?

– Daugelis tyrėjų į smegenis žiūri kaip į mašiną. Tai reiškia, kad jai perprasti reikia kitų mašinų, ir tai nėra blogai. Vis dėlto manau, kad viskas yra kiek sudėtingiau. Kompiuterinių mašinų galimybės visgi yra ribotos, o tai sukelia daug problemų. Smegenys žino daugybę kelių, kaip apdoroti informaciją, vargu ar visus juos būtų galima atvaizduoti kompiuteriniame modelyje. Mašinos atlieka funkcijas ir yra puikios veiksmų atlikėjos, bet tas funkcijas sukuria žmogaus smegenys. 

– Ar jūsų atradimai gali būti naudingi medikams?

– Tikiuosi, kad taip. Pasirodo, būtent ši smegenų sritis užpuolama pirmiausiai, kai žmogus suserga Alzheimeriu, demencija ar kitomis panašiomis ligomis. Vadinasi, kad mūsų žinios, idėjos ir įrankiai gali padėti šios procesus sustabdyti ar bent jau pristabdyti. Žinodami, kaip liga prasideda ir plinta šioje smegenų dalyje, galėsime ją kontroliuoti. Svarbiausia suvokti, kaip mutavusios ląstelės, patologiniai proteinai plinta, persikelia iš vienos dalies į kitą.   

Be to, mano kolegos netgi sukūrė metodą, kaip stebint šių hipokampo ląstelių elgesį, galima iš anksto nustatyti ir identifikuoti žmones, kurie susirgti minėtomis ligomis turi daugiausia galimybių. 

– Jeigu apie smegenis ir neuronus žinočiau tiek daug kiek jūs, būčiau atlikęs tiek daug vertingų tyrimų kiek jūs, ko aš dar turėčiau paklausti?

– Turėtumėte paklausti apie ateitį. Kokiomis smegenų dalimis, jų įtaka žmogaus elgesiui, pojūčiams, emocijoms mes, neuromokslininkai,  toliau domėsimės. Manau, kad „ant bangos“ ir toliau bus kognityvinių gebėjimų tyrimai. Kaip mes suvokiame aplinką, kiek įtakos ji turi mūsų elgsenai ir smegenų veiklai? Koks mūsų smegenų santykis su aplinka? Galiausiai kaip gimsta idėjos, kodėl sunku kontroliuoti emocijas? Daug dėmesio bus skiriama ir pogumburio funkcijoms tirti.