Как в генетике программируется разум.
Эйнштейн 21 века на подходе к открытию «уравнения мозга».Два года назад сын Альберта Ласло Барабаши (которого я уже много лет считаю Эйнштейном 21 века) втравил отца в грандиозную авантюру – попытаться раскрыть величайшую из загадок: как генетически кодируется устройство хадвера разума – нейронная архитектура связей индивидуального мозга.
1й этап этой работы закончен и дал потрясающий результат (как говорится, Эйнштейн – он и в Африке Эйнштейн). Опубликованные 2 декабря в Neuron подробности - малопонятные для неспециалиста, но увлекательные, как триллер – описать простым языком навозможно.
Понятийные аппараты и терминология науки о сложных сетях и нейробиологии наложились друг на друга, создав гремучую смесь с эзотерическим подтекстом (как никак, вопрос на уровне Бога – как в генетике программируется разум).
Помимо этой немеряной сложности, есть и вторая – математически, эта задача, казалось бы, неразрешима. Ведь в ДНК просто нет столько памяти, чтобы закодировать триллионы связей миллиардов нейронов мозга. А кроме ДНК другой супер-памяти у генетики нет.
И, наконец, третья неподъемная сложность (снова как бы толкающая тему в сторону эзотерики).
А существует ли вообще генетический план прошивки мозга в свете того, что она, в значительной мере (но не понятно какой) формируется уже при жизни на основе обучения и опыта?
Существующие теории о генетическом программировании прошивки мозга по своей сути стохастичны, и поэтому не могут воспроизводить конкретные схемы прошивки. И, следовательно, не могут ответить ни на один из поставленных выше вопросов.
А можно ли вообще найти «формулу мозга», математически строгую и позволяющую выдвигать и проверять (фальсифицировать) гипотезы о механизмах связи генетики и нейронной архитектуры?
Новое исследование проливает свет на такую возможность.
• Отец и сын Барабаши начали с гипотезы о том, что генетическая идентичность нейронов определяет формирование синапсов.
• На этой основе они предложили модель
коннектома, позволяющую предсказывать результаты генетически управляемой нейронной прошивки.
• Модель предсказывает существование 3х разновидностей специфических повторяющихся узоров (мотивов) биклик (полных двудольных подграфов соединений пар нейронов) - (см.
рис.)
• Для этих биклик авторы нашли математически подтверждаемую зависимость с транскрипционными факторами - формированием нейронных связей конкретными комбинациями экспрессируемых генов (см.
рис.)
• В результате можно идентифицировать гены, ответственные за наблюдаемые локальные паттерны нейронных связей - повторяющихся узоров биклик.
Все это проверялось на модели самого простого
коннектома червяка С elegans. И проверка показала, что модель позволяет увязывать нейронную архитектуру и экспрессию генов.
Что теперь?
Впереди долгий путь. Для
коннектома человека все гораздо сложнее. Да и влияние обучения с опытом у человека посерьезней, чем у червяка.
Но главное – выявлен и проверен путь, вполне возможно, ведущий к раскрытию величайшей тайны человечества.
По крайней мере, Альберт-Ласло Барабаши настроен серьезно, написав в своем Твиттере – «Оставайтесь на связи - в ближайшее время последует математическая обработка результатов, позволяющая набросать уравнение мозга».
Так что реально стоит оставаться на связи.
«A Genetic Model of the Connectome»#Генетика #Коннектом