חידת המוח: ממפים את המכונה המסובכת בטבע

במחקר של 30 שנה, מבקשים חוקרים למפות את כל תאי העצב במוח האנושי. לצורך זה הם מבקשים מיליארד אירו, ומקימים עליהם את כל עולם המדע

הנרי מרקרם מקווה לקבל בשנה הבאה מיליארד אירו מהאיחוד האירופי. אם יזכה במבוקשו, הוא יעמוד בראש הפרויקט הגדול ביותר לחקר המוח בהיסטוריה האנושית. בתוכנית: יצירת סימולציית מחשב מלאה של המוח האנושי, על כל מאה מיליארד תאי העצב המרכיבים אותו וטריליוני החיבורים הסבוכים שביניהם. הסימולציה הזאת, טוען מרקרם, תאפשר לפענח מנגנוני יסוד של המוח באופן שיאפשר טיפול מהותי במחלות מוחיות. בכוונתו להשיג את כל זה עד תחילת שנות הארבעים של המאה ה-21.

מרקרם, יליד דרום-אפריקה, עובד בימים אלה במכון EPFL בשווייץ. בצעירותו עבד על הדוקטורט שלו במכון ויצמן למדע, ואף היה חבר סגל במכון במחצית השנייה של שנות ה-90. כיום הוא מתמקד בקידום הפרויקט למידול מתמטי של המוח האנושי, הידוע כ-Human Brain Project.

מרקרם אינו היחיד שמקווה לזכות במיליארד אירו מהאיחוד האירופי. הוא ניצב בפני תחרות קשה מצד חמש קבוצות נוספות של חוקרים המציעים תוכניות גרנדיוזיות לא פחות. הקבוצות הללו הגיעו לשלב הגמר לאחר שנבחרו מתוך עשרות הצעות מחקר שונות שהתחרו על סעיף תקציב שנועד לזיהוי ולקידום של טכנולוגיות עתידניות. עם המתחרים בגמר נמנים מיזם לפיתוח רובוטים עם "רמות חדשות של יכולות רגשיות" שישמשו סייעים לבני אדם, ותוכנית ליצירת מתקני מחשב אדירים שיפיקו סימולציות של תופעות סביבתיות וחברתיות בקנה מידה עולמי. רק שתיים מהקבוצות ייהנו מהמימון רחב ההיקף.

עשו לנו לייק וקבלו את מיטב הכתבות והעדכונים ישירות אליכם

הנרי מרקרם, מוביל הפרויקט
הנרי מרקרם, מוביל הפרויקט

בדרך לתקציבים המיוחלים, למרקרם יש בעיה נוספת. קבוצה נכבדת של מדענים ממש לא אוהבת את הרעיון שלו. המדענים הללו טוענים שהוא לא יוכל לעמוד בהבטחות שלו לערוך מהפכה בחקר המוח; מתסיסה אותם העובדה שתקציבים כה גדולים עשויים להתרכז במיזם האחד הזה, על חשבון מחקרים - כלומר מדענים - אחרים.

"הפרויקט של Human Brain Project הוא פרויקט חסר אחריות מבחינה ציבורית", אומר פרופ' משה אבלס, שעמד עד לאחרונה בראש המרכז לחקר המוח באוניברסיטת בר אילן; "זה ברור שהחוקרים לא יוכלו לעמוד בהבטחה שלהם. אז זה שוד של הקופה הציבורית מצד אחד, וחבלה בעתיד המדעי מצד שני, מכיוון שאחרי שהמינהלות הביורוקרטיות של המממנים של פרויקטים למחקר מוח יכירו שהשקיעו מיליארד אירו ולא יצא דבר מההבטחות, יש סכנה שהכספים ילכו לכיוונים אחרים". אתר כתב העת Nature, שדיווח לראשונה על הביקורת המופנית כלפי הפרויקט בפברואר האחרון, הציג טענות דומות למדי שהעלו חוקרים שווייצים, שכנראה מוטרדים גם מהאפשרות ששווייץ תעביר תקציבים לפרויקט. הם ביקרו בחריפות את הההיבטים המדעיים של הפרויקט ואת האופן שבו מרקרם משווק אותו דרך התקשורת.

לצד הביקורת הזאת, המיזם של מרקרם סבל בספטמבר האחרון ממכה נוספת, דווקא מכיוון ירושלים. פרופ' חיים סומפולינסקי מהאוניברסיטה העברית, מבכירי חוקרי המוח בישראל ובעולם, הודיע אז שהוא פורש מהמיזם שבו היה שותף בכיר, על רקע חילוקי דעות משמעותיים בינו לבין מרקרם. סומפולינסקי ביקש שלא להתראיין לכתבה.

מרקרם, מצדו, רואה במיזם מענה לאחד מהאתגרים המשמעותיים ביותר הניצבים בפני האנושות בעשורים הקרובים. בפורומים השונים שבהם הוא מציג את המיזם, הוא מספר שכיום ישנן 560 מחלות מוח שונות שמשפיעות על שני מיליארד בני אדם בשלב זה או אחר של חייהם. עם ההתארכות הצפויה של תוחלת החיים, תוארך למעשה הזקנה, ועמה יתרחבו מעגלי הסבל של מחלות המוח. לדברי מרקרם, יצירת מודל מפורט של המוח האנושי תאפשר למדענים להתמודד עם הקושי ההולך ומתגבר למצוא תרופות למחלות הללו, וגם תצמצם את הצורך בניסויים בבעלי חיים.

הפרויקט כבר יצא לדרך במכון EPFL בלוזאן, שווייץ, וחברים בו 150 חוקרים מ-70 מוסדות ב-22 מדינות שונות בעולם. עד כה יצרו החוקרים הדמיה של כמיליון תאי עצב - בסדר גודל של מוח דבורה. המיזם יתמקד אז ביצירת מסד נתונים אדיר שירכז מחקרי מוח מרחבי העולם בממשק משותף, והוא יכלול גם בנייה של רובוט שישמש לבחינת נקודת המפגש בין המודל הממוחשב לעולם. כיום עוד לא קיימת טכנולוגיית מחשב עוצמתית מספיק להרצת סימולציה של מוח אנושי, כך שחלק מהכספים יממנו גם פיתוח של כוח מחשוב.

"ההדמיה של המוח תהיה ברזולוציה של היחידה החשמלית הבסיסית שתאי עצב מייצרים מדי אלפית שנייה", אומר פרופ' עידן שגב מהאוניברסיטה העברית, שיחד עם פרופ' ידין דודאי ממכון ויצמן למדע מייצג את המוסדות הישראליים במיזם המחקר. "בסופו של דבר הרזולוציה תרד לרמה של חלבונים, שהם המרכיבים היסודיים ביותר של המוח, ואז גם לרמה של הגנים, שזו הרמה הכי מפורטת שיש", הוא מוסיף.

פרויקט המוח העולמי. לחצו להגדלה
פרויקט המוח העולמי. לחצו להגדלה

אחד מהצוותים המרכזיים בפרויקט מתמקד בהיבטים התיאורטיים של המודל הממוחשב. בצוות הזה, שבראשותו עמד עד ספטמבר האחרון פרופ' סומפולינסקי, התגלעו חילוקי הדעות המשמעותיים. המחלוקת נוגעת לגישה של תיאורטיקנים רבים לחקר המוח, לפיה יש לפתח עקרונות ותיאוריות לגבי תפקודי המוח ולאחר מכן לחפש את אופן מימוש של העקרונות במוח עצמו. זוהי גישה הידועה בשם top-down. לפי האסכולה ההפוכה, bottom-up, העומדת בבסיס פרויקט מידול המוח האנושי, "אם אחבר מספיק פרטים והמערכת תתחיל להתנהג באופנים שונים, נלמד כיצד ההתנהגות נובעת מהפרטים", מסביר שגב.

"המוח כל כך מסובך ששיטה שהיא bottom-up היא חסרת כל תקווה", אומר בתגובה פרופ' אבלס. אם חייזרים ינסו להבין מה כתוב בעיתון באמצעות ניתוח ההרכב הכימי שלו תחת מיקרוסקופ, אבלס אומר, "הם לעולם לא יבינו מה תוכן הכתוב בו. זאת נקודת הכשל של Human Brain Project. הם חושבים שאם ימדדו לפרטי פרטים את החיבורים בין תאי עצב הם יבינו מזה איך חתיכת מוח עובדת. זה חסר תקווה".

לדברי אבלס, "אני לא חושב שהבעיה שלנו זה לאסוף עוד פרטים ועוד עובדות. הבעיה היא רעיונות טובים עקרוניים על איך המערכת של המוח עובדת. כשיש רעיון כזה, אז חשוב ללכת חזרה לעובדות. אדם שיש לו הרבה כסף כדי לאסוף הרבה פרטים לא ישב בשקט ויחשוב על פתרונות עקרוניים". מנגד, שגב אומר כי "אני תוהה מה אבלס היה אומר על אנטומאים טהורים ש'רק תיעדו' את המבנה של המוח. בלי העבודה שלהם, האם אי פעם היינו יכולים להבין את המוח?".

לצד הפירוט הרב שהמודל שואף אליו - פירוט שלדברי המתנגדים עשוי לגרום לאובדן היער בינות העצים - שגב אומר שלפרויקט יהיה מימד תיאורטי שיאפשר לחוקרים להגיע לתובנות החדשות. לדבריו, לסימולציה יהיו רמות פירוט שונות - למשל, רמת פירוט של תאים בודדים לעומת רמת פירוט של רשתות עצביות שלמות - וכל רמה תהיה קשורה לרמות גבוהות ונמוכות יותר על פי כללים תיאורטיים. הכללים הללו יאפשרו לחוקרים לגזור את ההשפעות שיהיה לשינוי ברמה מסוימת על רמה גבוהה או נמוכה יותר.

בסופו של דבר, שגב אומר, "אני לא מבין למה אנשים לא ישנים, למה אנשים פרקינסוניים ולמה יש להוא אפילפסיה. גם הרופא לא מבין. הטענה שלנו שמודל מתמטי מפורט של התופעה יאפשר לנו לקבל את תשובות לשאלות הללו".

באשר למי יקבל את מיליארד האירו - על כך תתקבל תשובה בשנה הבאה.



תגובות

בשליחת תגובה זו הנני מצהיר שאני מסכים/מסכימה עם תנאי השימוש של אתר הארץ

סדר את התגובות