कैसे एक पारदर्शी मछली मस्तिष्क को कम करने में मदद कर सकती है

2 अप्रैल, 2013 को व्हाइट हाउस के ईस्ट रूम से टेलीविज़न की गई टिप्पणियों में, राष्ट्रपति ओबामा ने अपोलो कार्यक्रम के रूप में एक वैज्ञानिक मिशन का अनावरण किया। लक्ष्य बाहरी जगह नहीं था, लेकिन हर बिट के रूप में एक सीमा: मानव मस्तिष्क। ओबामा ने देश के "सबसे अधिक कल्पनाशील और प्रभावी शोधकर्ताओं" को चुनौती दी कि वे एक जीवित व्यक्ति के मस्तिष्क में सभी 100 बिलियन तंत्रिका कोशिकाओं के झिलमिलाहट के वास्तविक समय में मानचित्रण करें, तंत्रिका ब्रह्मांड में एक गहरी यात्रा ने कभी इतने बड़े पैमाने पर प्रयास नहीं किए। मस्तिष्क भर में बिजली के दालों की एक विहंगम दृष्टि हमारे सोचने, याद रखने और सीखने की बड़ी नई समझ पैदा कर सकती है और आत्मकेंद्रित से लेकर अल्जाइमर तक हमारे मानसिक सर्किट को फिर से स्थापित कर देती है। "हमारे पास न केवल लाखों लोगों के जीवन को बेहतर बनाने का मौका है, " राष्ट्रपति ने कहा, "लेकिन इस ग्रह पर अरबों लोग हैं।"

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अगले महीने, व्हाइट हाउस से छह मील की दूरी पर, फ्लोरियन एंगर्ट नामक हार्वर्ड के एक प्रोफेसर ने एक माइक पकड़ा और राष्ट्र के शीर्ष न्यूरोसाइंटिस्टों के सामने ओबामा के प्रयास को अनिवार्य रूप से निरर्थक घोषित कर दिया। "हमारे पास अब वे आंकड़े हैं, " एंगर्ट ने कहा, जो प्रोफेसनल ब्लेज़र और कार्डिगंस से भरे कमरे में, एक मांसपेशी शर्ट पहने हुए थे, जो उनके उभड़ा हुआ मछलियों के पर्याप्त विचारों को वहन करता था। "हमें पता चला कि वे वास्तव में सभी उपयोगी नहीं हैं।" (मुझे लगता है कि पूरे दिमाग की इमेजिंग बस बैल का एक गुच्छा है ----), यह है कि उसने इसे बाद में मुझे कैसे दिया।) अन्य शोधकर्ताओं के लिए, वह। एक गद्दार की तरह लग रहा है।

एंगर्ट, जो 48 वर्ष के हैं, मूल रूप से दीवार पर दीवार में ओबामा का ध्यान रखने वाले मस्तिष्क का निरीक्षण करने वाले ग्रह के पहले व्यक्ति थे। उन्होंने और उनके सहयोगियों ने यह एक विज्ञान-फाई-योग्य प्रयोग के साथ किया था, जो कि पारदर्शी शिशु zebrafish में मस्तिष्क गतिविधि के हर ब्लिप को दर्ज करता था, एक मील का पत्थर उपलब्धि जो कि एक साल पहले मार्की वैज्ञानिक पत्रिका नेचर में प्रकाशित हुई थी। एंगर्ट को यह सुझाव देने के लिए कि राष्ट्रपति की मस्तिष्क की खोज बंक थी, जॉन ग्लेन की कक्षा से लौटते समय और जेएफके को एक चंद्र लैंडिंग से परेशान न करने के लिए कहने जैसा था।

", एक वकील होना चाहिए, " क्वीली फाउंडेशन में एक आणविक आनुवंशिकीविद् और कार्यकारी मियॉन्ग चुन कहते हैं, जो न्यूरोसाइंस अनुसंधान के एक अग्रणी बैकर हैं। "कई अन्य न्यूरोसाइंटिस्ट जश्न मना रहे हैं जो वह पूरा करने में सक्षम थे, लेकिन वह खुद इसे बंद कर रहे हैं।"

लेकिन एंगर्ट एक बिंदु बनाने की कोशिश कर रहे थे: पूरे मस्तिष्क की रिकॉर्डिंग, उनके विचार में, हमारे कानों के बीच तीन पाउंड मांस के बारे में नई खोजों के लिए सबसे अच्छा रास्ता नहीं है। “आप पैटर्न, अनुक्रम, क्लस्टर, सहसंबंध और ब्लिप्स के क्षेत्र पा सकते हैं। और फिर क्या? ”उसने मुझसे कहा। यह बहुत सारी समझ के बिना बहुत सारा डेटा है।

व्हाइट हाउस — और कई वैज्ञानिक — बहुत सारी आशाओं को टटोल रहे थे, एंगर्ट ने सोचा, मस्तिष्क को कैसे समझा जाए, इसका बहुत ही संकीर्ण विचार है। उनकी आलोचना में दांव पर न केवल तरीकों के सवाल हैं, बल्कि तंत्रिका विज्ञान के बहुत लक्ष्य हैं। स्मृति, नींद और चेतना जैसी घटनाओं के बारे में हमें अपने जीवन काल में कितनी उम्मीद करनी चाहिए? फ़ील्ड की उच्चतम कॉलिंग क्या होनी चाहिए? क्या यह बीमारी के लिए ठीक होना चाहिए, या जांच की अन्य पंक्तियाँ योग्य हैं?

विशेष रूप से जब वह इसके केंद्र में हो, तो विवाद को उलझा देना। यह एक अकादमिक के लिए एक खतरनाक खेल है, लेकिन उसका विज्ञान उसे बचाता है। इस पिछले सितंबर में, ओबामा प्रशासन ने उसे नए मस्तिष्क मिशन के सबसे बड़े अनुदानों में से एक से सम्मानित किया, उसे बहुत प्रयास के एक नेता के रूप में अभिषेक किया जो वह रोकना बंद नहीं कर सकता।

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हजारों नहीं तो लाखों मस्तिष्क कोशिकाओं को एक व्यक्ति के लिए एक दूसरे से बात करने के लिए यहां तक ​​कि सबसे बुनियादी कार्य करने के लिए, जैसे कि एक गिलास पानी उठाना। कोशिकाएं विद्युत दालों के रूप में संदेशों का आदान-प्रदान करती हैं, जो मस्तिष्क के हर क्षेत्र में फैले फाइबर के नेटवर्क के साथ मिलीसेकंड की गति से दौड़ती हैं। लगभग हर क्षण, यानी मस्तिष्क के बीजिंग अपने हेलसिंकी के लिए फोन पर है, ला पाज़ और कंपाला के साथ सम्मेलन में भाग लिया। गतिविधि के इन सर्किटों को मस्तिष्क के कुछ सबसे बड़े रहस्यों को समझने के लिए सोचा जाता है: हम यादों को कैसे स्टोर करते हैं और कैसे याद करते हैं; हम भावना कैसे महसूस करते हैं; कैसे न्यूरॉन्स हमारी इंद्रियों से डेटा को एनकोड करते हैं और कैसे वे उस डेटा को ऑर्केस्ट्रेट व्यवहार पर आकर्षित करते हैं; मनोरोग और न्यूरोलॉजिकल बीमारी वाले लोगों में ये सर्किट कैसे बदलते हैं।

बहुत हाल तक, वैज्ञानिक एक बार में केवल कुछ सौ न्यूरॉन्स से रिकॉर्ड कर सकते थे, यहां तक ​​कि लैब जानवरों में भी। उन कोशिकाओं में से प्रत्येक में इलेक्ट्रोड को डुबो कर उन्होंने ऐसा किया। लेकिन जितनी अधिक कोशिकाएं एक बार में ट्रैक करने की कोशिश करती हैं, उतना ही आपके जानवर को मारने या आपके इलेक्ट्रॉनिक्स को छोटा करने का जोखिम अधिक होता है। निश्चित रूप से, कार्यात्मक एमआरआई मशीनें पूरे मस्तिष्क की छवि बनाती हैं, लेकिन वे रक्त ऑक्सीजन के स्तर को ट्रैक करती हैं, न कि विद्युत गतिविधि, और संकल्प सेलुलर स्तर पर सर्किट के अध्ययन के लिए बहुत अधिक कच्चा है। यही कारण है कि बरौनी के आकार के बेबी जेब्राफिश पर एंगर्ट का 2012 नेचर पेपर एक छप की व्हेल के साथ उतरा। उनकी टीम ने एक जानवर के पूरे मस्तिष्क को एफएमआरआई के स्वीप और इलेक्ट्रोड की सेल-बाय-सेल परिशुद्धता के साथ रिकॉर्ड करने का एक तरीका खोजा था।

Zebrafish भारत और बांग्लादेश में गंगा के किनारे चावल के पेडों के माध्यम से बहने वाली मीठे पानी की नदियाँ हैं। पश्चिम में, नीली और सोने की धारीदार मछली को आपके मूल स्टार्टर मछलीघर प्रजातियों के रूप में जाना जाता है। 1970 के दशक में, वैज्ञानिकों ने इन अगोचर प्राणियों में अगले बड़े लैब जानवर के निर्माण को देखा। Zebrafish नस्ल तेजी से, लागत कम है और जीन है कि हेरफेर करने के लिए आसान कर रहे हैं। और उनके जीवन के पहले कुछ दिनों के लिए, ज़ेबराफिश, पूंछ के लिए दिमाग, देखने के माध्यम से होते हैं। बेबी ज़ेब्राफिश के दिमाग को पढ़ने के लिए, वैज्ञानिकों को बाद में एहसास हुआ, आपको बस इतना करना था।

परीक्षण और त्रुटि के वर्षों के बाद, एंगर्ट और उनके प्रयोगशाला सदस्यों ने एक जंगली प्रयोग किया। कोड-नाम ने इसे "द मेट्रिक्स में मछली" नाम दिया, विज्ञान-फाई फिल्म त्रयी के बाद उन लोगों के बारे में जो सोचते हैं कि वे साधारण जीवन जी रहे हैं, लेकिन वास्तव में फली में सील कर दिए गए हैं, उनके दिमाग एक आभासी वास्तविकता मशीन के लिए वायर्ड हैं। प्रयोग ने एक बुनियादी सवाल पर लक्ष्य लिया: बच्चे ज़ेबराफिश के दिमाग में क्या होता है जैसा कि वे सीखते हैं?

सबसे पहले, यह स्पष्ट नहीं था कि कोई भी बच्चे को zebrafish कुछ भी सिखा सकता है। एंगर्ट और उनके सहयोगियों ने वर्षों तक मछली के हल्के झटके देकर या शराब या कोकीन के साथ उन्हें पुरस्कृत करके व्यवहार में स्थायी बदलाव लाने की कोशिश की, जिसका कोई फायदा नहीं हुआ। लेकिन, वृत्ति द्वारा, ज़ेब्राफ़िश एक धारा के खिलाफ तैरता है, एक पलटा जो उन्हें धान में धोकर या खराब होने से बचाता है, समुद्र के बाहर। क्या होगा अगर वैज्ञानिक मछली को यह सोच सकते हैं कि यह हार्ड-वायर्ड रिफ्लेक्स सही काम नहीं कर रहा था? क्या मछली को अनुकूल बनाना सीखेंगे?

शोधकर्ताओं ने आनुवंशिक रूप से इंजीनियर ज़ेब्राफिश की एक पंक्ति प्राप्त की, जिनके न्यूरॉन्स आग लगने पर हरे रंग की चमकते हैं; कोशिकाएं एक फ्लोरोसेंट डाई का उत्पादन करती हैं जो कैल्शियम आयनों की उपस्थिति में तेज चमकती है, जो सेल के फायरिंग के समय बहती है। मछली को गतिहीन होना था, इसलिए हरे रंग की चमक एक खुर्दबीन के नीचे धुंधला नहीं होगी, और अभी भी स्वतंत्रता का भ्रम है।

एंगर्ट और उनके दो पोस्टडॉक्स, मिशा अहरेंस और रुबेन पोर्टुगेस, ने सांप-विष विष के साथ मछली को लकवा मार दिया और इसे एक स्पष्ट पेट्री डिश में पानी में निलंबित कर दिया। एक स्ट्रीम में तैराकी के दृश्य अनुभव की नकल करने के लिए, उन्होंने पेट्री डिश के नीचे एक प्रक्षेपण स्क्रीन स्थापित की और चलती सलाखों का एक सेट प्रदर्शित किया। मछलियों की पूंछ में इलेक्ट्रोड से लेकर नसों तक, शोधकर्ताओं ने यह महसूस किया कि मस्तिष्क पूंछ को क्या करने के लिए कह रहा था, भले ही पूंछ वास्तव में हिल न सके। एक कंप्यूटर ने सलाखों को धीमा कर दिया जब मछली ने भाग लिया - या यह सोचा कि यह बह रही थी - इसकी पूंछ, इसलिए इसे एक दृश्य क्यू मिलेगा कि यह सफलतापूर्वक पानी में अपनी जगह पकड़े हुए था।

फिर दिमाग चला आया। जब मछली "तैर" जाती है, तो शोधकर्ताओं ने सलाखों को बहुत धीमा कर दिया या उनके पाठ्यक्रम को उलट दिया, जिससे जानवर को लगता है कि उसकी पूंछ सुपर मजबूत हो गई है। या उन्होंने सलाखों को बहुत कम कर दिया, मछली को अपनी पूंछ में देखकर असामान्य रूप से कमजोर समझ लिया। प्रत्येक मामले में, मछली ने क्षतिपूर्ति की, या तो उसकी पूंछ के गुच्छे को घटाया या उन्हें बढ़ाया: जो कुछ भी उसे आभासी धारा में रखा गया। न केवल ज़ेब्राफिश के बाद ज़ेब्राफ़िश ने अपनी पूंछ की छड़ें फिर से लगाईं, उन्हें बाद में ऐसा करने की याद आई: उन्होंने सीखा। जब वैज्ञानिकों ने मछली को दस सेकंड का ब्रेक दिया और उसके बाद बार गति को उसकी यथार्थवादी सेटिंग में लौटाया, तो मछली ने शुरू में अपनी पूंछ को चाटा, हालांकि वे अभी भी बहुत मजबूत या बहुत कमजोर थे।

(सैमुअल वेलास्को / 5 डब्ल्यू इन्फोग्राफिक्स) (सैमुअल वेलास्को / 5 डब्ल्यू इन्फोग्राफिक्स) तैराकी के दौरान zebrafish मस्तिष्क (फ्लोरियन एंगर्ट) अकेले दृश्य उत्तेजना के दौरान zebrafish मस्तिष्क (फ्लोरियन एंगर्ट) Zebrafish 1970 के दशक के बाद से विकासवादी जीवविज्ञानी के बीच लोकप्रिय रहा है। मछली प्रति सप्ताह 100 से 200 अंडे देती है, जो यहां दिखाए गए आकार के लार्वा के एक-पचासवें हिस्से में बढ़ते हैं। (एडम पारसलो / हीथ लेबोरेटरी, वाल्टर एंड एलिजा हॉल इंस्टीट्यूट ऑफ मेडिकल रिसर्च)

मछली के 100, 000 न्यूरॉन्स के वीडियो, जो एक उच्च शक्ति वाले माइक्रोस्कोप के माध्यम से फिल्माए गए हैं, दृष्टि, आंदोलन और सीखने से जुड़े क्षेत्रों में चमकते हुए हरे रंग के क्षेत्रों को दिखाते हैं। विशेष रूप से नोट मस्तिष्क की कोशिकाओं का एक सेट था जिसमें दृष्टि या आंदोलन के लिए कोई स्पष्ट बंधन नहीं था, और यह केवल तभी चमकता था जब मछली को पता चला कि उनकी पूंछ उम्मीद से कमजोर या मजबूत थी। एंगर्ट ने कहा कि इन कोशिकाओं ने "आश्चर्य" या "त्रुटि का पता लगाने" में एक भूमिका निभाई।

टीम के कागज ने कई सफलताओं को नोट किया, लेकिन यह मस्तिष्क की रिकॉर्डिंग का तकनीकी चमत्कार था जिसने सबसे अधिक ध्यान आकर्षित किया। इससे पहले वैज्ञानिकों ने किसी जीवित जानवर के सभी न्यूरॉन्स में गतिविधि की नकल नहीं की थी। कॉर्नेल प्रोफ़ेसर जोसेफ फ़ेचो ने ज़ेब्राफ़िश न्यूरोसाइंस में कई अर्ध-अग्रिमों को बनाया था, उन्होंने कहा कि उस प्रयोग को करने के लिए तकनीक थी, लेकिन किसी के पास नहीं थी। "केवल फ्लोरियन पर्याप्त पोषक था। यह उसकी पूरी तरह से है, 'बड़े जाओ या घर जाओ' जीवन के लिए दृष्टिकोण। "

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जब मैंने हार्वर्ड के बायोलैब्स भवन की दूसरी मंजिल पर एंगर्ट की लैब में दिखाया, तो उन्होंने मुझे शुभकामनाएं दीं और कहा, "मैं आपको वास्तव में कुछ मजेदार दिखाने जा रहा हूं।" उन्होंने मुझे इमारत से बाहर निकाला और एक डामर का रास्ता एक तरफ कर दिया। हार्वर्ड देवत्व स्कूल का दरवाजा। डोर फ्रेम पर एक लेमिनेटेड कार्ड ने कहा, "बिल्डिंग एंट्रेंस के 25 फीट के भीतर कोई धूम्रपान नहीं करता है।" लेकिन दरवाजे पर ही एक और संकेत था: "नॉट ए एंट्रेंस।"

उन्होंने यह सुनिश्चित करने के लिए मेरा चेहरा देखा कि मैंने यह पंजीकृत किया है कि कैसे दूसरे संकेत को पहले को नकारने के लिए यथोचित पढ़ा जा सकता है। फिर वह एक उथल-पुथल, ऊँची-ऊँची हंसी में फूट पड़ा। जब मैंने पूछा कि क्या मैं एक फोटो ले सकता हूं, तो उसने उत्सुकता से आश्वासन दिया, जिससे यह सुनिश्चित हो गया कि दोनों संकेत अभी भी दिखाई दे रहे हैं। फिर उन्होंने एक अमेरिकन स्पिरिट सिगरेट जलाई, दिव्यता हॉल के बाज में धुआं उड़ाया, और कैमरे को अपनी सर्वश्रेष्ठ शरारती-लड़के की मुस्कुराहट से आकर्षित किया।

एंगर्ट मेरे लिए, लघु अवधि में, उनके पसंदीदा सार्वजनिक व्यक्तित्वों में से एक में सक्रिय था: शिष्टाचार की कॉमेडी में रेक, वह आकर्षक जिसका बुरा व्यवहार इतना अंत में हानिरहित होता है कि अंत में उसके अभियुक्त केवल मूर्ख दिखते हैं। जिन कहानियों के बारे में वह खुद को बताना पसंद करते हैं, उनमें एक किस्म से संकीर्ण पलायन या दूसरे के उपद्रव या अनमोल व्यवहार शामिल हैं। हार्वर्ड, इसकी पवित्र प्रतिष्ठा, बड़े अहं और ट्वीड फैशन अनिवार्यताओं के साथ, उसे विशेष रूप से प्रभावी पन्नी प्रदान करता है। जब सहयोगियों ने बायोलेब्स बिल्डिंग के माध्यम से उनके स्केटिंग के बारे में शिकायत की, तो रखरखाव कर्मचारियों ने "नो रोलरब्लाडिंग" संकेत लगाए। कार्यकाल पूरा करने के बाद वे नीचे आए।

मैंने एक दोपहर एंगर्ट की डेस्क के पीछे एक लकड़ी से बने चमड़े के चाबुक को देखा, और जब मैंने पूछा कि यह वहां क्या कर रहा है, तो उसने उसे पकड़ लिया, अपने पैरों पर उछला और एक ईयरप्लिंग क्रैक को खोल दिया, जिसमें एक चौंका देने वाला क्रमबद्ध छात्र अपनी सीटों से बाहर निकल गया। "आप देखते हैं कि वे कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, कैसे वे अचानक तेजी से काम कर रहे हैं?" उन्होंने मजाक किया। सच में, किसी ने उसे विडंबना में दे दिया। एंगर्ट बहुत लंबे पट्टे के लिए जाने जाते हैं जो वे प्रयोगशाला सदस्यों को देते हैं। सबसे आविष्कारशील विज्ञान, वह महसूस करता है, एक ऐसे वातावरण में आता है जिसमें शानदार स्वतंत्र विचारकों ने अपने सबसे काल्पनिक विचारों का पीछा करने के लिए स्वतंत्र लगाम लगाई है, भले ही वे असफल हों।

एडम काम्फ, एक स्नातक खगोल भौतिकी प्रमुख, 2002 में पीएचडी के लिए तंत्रिका विज्ञान के लिए एक स्विच का वजन कर रहा था जब एंगर्ट ने उन्हें हार्वर्ड क्रेडिट कार्ड दिया और लैब को दो-फोटोन माइक्रोस्कोप बनाने के लिए कहा, लेज़रों और दर्पणों का एक गर्भनिरोधक जिसकी विधानसभा के लिए एक आवश्यकता होती है तकनीकी निपुणता की महिमा। सूक्ष्मदर्शी, जो एक बिंदु पर अवरक्त प्रकाश के दो दालों को आग लगाते हैं, वे उन स्वच्छ छवियों के लिए मूल्यवान हैं जो वे फ्लोरोसेंट-रंग की कोशिकाओं को लेते हैं, जैसे कि आनुवंशिक रूप से संशोधित ज़ेब्राफिश में हरे रंग की चमक होती है।

एंगर्ट तब बर्कले में जा पहुंचे, जहाँ उन्होंने एक पोस्टडॉक्टरल फ़ेलोशिप पूरी की, इसलिए वे अपनी होंडा शैडो क्रूज़र मोटरसाइकिल क्रॉस-कंट्री टू कैम्ब्रिज की सवारी कर सकते थे।

"जब वह दूर था, मुझे लगता है कि मैंने $ 300, 000 खर्च किए, " कैम्फ ने मुझे बताया। "पीछे मुड़कर देखते हैं, आप जाते हैं, 'रुको, वह पागल है, ", कॉम्फ ने कहा, जो एंगर्ट के साथ पीएचडी और पोस्टडॉक के लिए रुके थे और अब यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में न्यूरोसाइंस अनुसंधान संस्थान सेन्सबरी वेलकम सेंटर में एक लैब निदेशक हैं। "लेकिन यह सबसे अच्छी बात थी जो मेरे साथ हुई।"

2009 की सार्वजनिक बातचीत के लिए कि एंगर्ट ने अपने कार्यकाल की बोली के हिस्से के रूप में दिया, एक सहकर्मी ने उन्हें मांसपेशी शर्ट को छोड़ने और कपड़े पहनने की सलाह दी। Engert ने किया- lederhosen में। जब वह चमड़े के शॉर्ट्स और घुटने के मोज़े में मंच पर ले गए, तो उन्होंने पैक्ड लेक्चर हॉल का आश्वासन दिया कि दिखावे के विपरीत, उन्होंने अपने सहयोगी की सलाह को दिल से लिया। "यह बवेरियन जनजातियों की औपचारिक पोशाक है, " एंगर्ट ने कहा, कमरे में हँसी की बाढ़ आ गई, "और यह किसी भी दर्शकों के लिए सर्वोच्च सम्मान का संकेत है।"

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फ्लोरियन एक बार एक शांत, हास्य पुस्तक-भक्षण घर में था, उसकी बहन कैटरीना का कहना है। दोनों म्यूनिख के श्वाबिंग जिले में बड़े हुए थे, एक बोहेमियन पास के विश्वविद्यालयों के छात्रों द्वारा एनिमेटेड। उनके पिता एक बेकर थे, जिन्होंने एक स्थानीय आइसक्रीम श्रृंखला की स्थापना की, और उनकी मां ने बच्चों को पालने के लिए अपने परिवार के हेयर सैलून को बेच दिया। एक जादू के लिए वे सभी प्रमुख एंगर्ट आइस के ऊपर रहते थे। म्यूनिख में प्राथमिक देखभाल करने वाली डॉक्टर कथरीना कहती हैं, "बच्चे हमेशा से ही जानते थे कि आइसक्रीम के कारण वे आपके दोस्त थे या नहीं क्योंकि वे आपको पसंद करते थे।"

जब एंगर्ट हाई स्कूल में थे, तो उनके पिता, जो उनके अंग्रेजी ग्रेड के बारे में चिंतित थे, ने उन्हें भाषा अध्ययन के एक वर्ष के लिए लंदन भेजा। एंगर्ट घर में बहिर्मुखी और आत्मविश्वासी आया। उन्होंने जल्द ही खुद को ठंडे बस्ते में डालने वाले निहिलवादियों की भीड़ में पाया, जो इस समय के लिए जीने में विश्वास करते थे क्योंकि एक परमाणु तबाही मानव जाति का सफाया करने से पहले उपयुक्त थी, क्योंकि उनमें से कोई भी 30 तक नहीं पहुंचता था।

ब्रह्मांड की उत्पत्ति से बड़े सवालों ने एंगर्ट को उत्साहित किया, और भौतिकी के पास उत्तर थे। म्यूनिख के लुडविग मैक्सिमिलियंस विश्वविद्यालय में अपने वरिष्ठ वर्ष तक, हालांकि, क्षेत्र के दो स्तंभों - प्राथमिक कण और खगोल भौतिकी - "दैनिक जीवन से भी अलग" महसूस करने के लिए आए थे, उन्होंने मुझे बताया। उनके परिवार के अगले दरवाजे के पड़ोसी एक मस्तिष्क शोधकर्ता थे, और उन्होंने एंगर्ट को बताया कि न्यूरोसाइंस को भौतिकविदों की आवश्यकता है, जो कि मस्तिष्क में सहकर्मी के लिए नए उपकरणों के आविष्कार पर क्षेत्र का भविष्य टिका है।

म्यूनिख और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के बाहर मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोबायोलॉजी में एक स्नातक छात्र और पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता के रूप में, एंगर्ट ने महत्वपूर्ण खोजों के लिए गियर का निर्माण किया कि कैसे चूहों और टैडपोल में न्यूरॉन्स दृश्य और विद्युत उत्तेजना के जवाब में बदल जाते हैं - परिवर्तन सीखने के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है और स्मृति। उन्होंने दो साल एक कस्टम दो-फोटोन माइक्रोस्कोप को डिजाइन करने में बिताए, जिसका लेजर, अगर गलत तरीके से किया जाता है, तो वह रेटिना को जप सकता है। एक विशिष्ट इशारे में, एंगर्ट ने दीवार पर लैब के सुरक्षा चश्मे को डक्ट-टैप किया और उनके ऊपर एक संकेत पोस्ट किया जिसमें कहा गया, "केवल विम्प्स के लिए।"

व्यापार और खुशी के लिए उनके उपहार ने इंट्राम्यूरल टिप्पणी के अपने हिस्से को हवा दी है। 2002 में, म्यू-मिंग पू, जिसकी प्रयोगशाला में एंगर्ट ने पोस्टडॉक के रूप में काम किया, ने चिट्ठी के लिए लैब के सदस्यों को लैशिंग लिखा। पू ने लिखा, "फ्लोरियन जैसी कुछ दुर्लभ भाग्यशाली फॉलोवर्स हो सकते हैं ... जो थोड़ी देर के लिए जीवन का आनंद ले सकते हैं और अभी भी नौकरी की पेशकश कर सकते हैं।" "लैब में किसी और के पास खेलने के लिए फ्लोरियन की लक्जरी नहीं है।"

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व्हाइट हाउस ने कांग्रेस के लिए 100 मिलियन डॉलर के अनुरोध के साथ ब्रायन इनिशिएटिव (एडवांसिंग इनोवेटिव न्यूरोटेक्नोलोजी के माध्यम से मस्तिष्क अनुसंधान) के रूप में जाना जाने वाला अपना न्यूरोसाइंस मिशन शुरू किया। नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ ने ब्रिन ग्रांट में 46 मिलियन डॉलर का पुरस्कार दिया, और नेशनल साइंस फाउंडेशन, डिफेंस एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी और खाद्य एवं औषधि प्रशासन के रूप में एजेंसियों को पहल के लक्ष्यों के साथ गठबंधन किए गए अनुसंधान का समर्थन है। निजी क्षेत्र में, Google, GE और GlaxoSmithKline जैसी कंपनियों ने मिशन के लिए $ 30 मिलियन से अधिक समर्पित किए हैं।

प्रयास में शामिल वैज्ञानिकों ने एक स्टेपलडर दृष्टिकोण की परिकल्पना की, जो राउंडवॉर्म (300 न्यूरॉन्स), बेबी ज़ेब्रिफ़िश और फल मक्खियों (100, 000 मिलियन) से लेकर चूहों (75 मिलियन) और बंदरों (6 बिलियन मैकाक) के लिए मानव के हिमालय को समेटने से पहले काम करते हैं। मस्तिष्क (लगभग 100 बिलियन)। कुछ मायनों में, पहल अब उन सभी मोर्चों पर एक साथ आगे बढ़ रही है। वैज्ञानिक प्रयोगशाला के जानवरों में अधिक समग्र दृष्टिकोण लेते हुए मानव मस्तिष्क के कुछ हिस्सों का अध्ययन कर रहे हैं। और वे उपकरण के एक सरणी के साथ प्रयोग कर रहे हैं- लेजर, अल्ट्रैथिन जांच, रासायनिक टैग, उच्च तकनीक अल्ट्रासाउंड, प्रकाश-सक्रिय अणु, अगली पीढ़ी के एफएमआरआई और पीईटी स्कैनर-जो कि गैर- पारदर्शी दिमाग से उच्च संकल्प में रिकॉर्डिंग की उम्मीद में हैं।

चुन, जिन्होंने व्हाइट हाउस को लॉन्च करने के लिए व्हाइट हाउस को मनाने में मदद की, ने ज़ेब्राफ़िश के काम को एक एक्सप्रेस एलेवेटर की तरह बनाया। "हम अभी भी पहली मंजिल पर थे, दूसरी मंजिल पर पहुँचने की कोशिश कर रहे हैं, " वह कहती हैं। "फिर कहीं से भी, हम दसवीं मंजिल पर चले गए।"

चिन ने कहा कि यह एंगर्ट के पेपर तक नहीं था और एक और, अगले साल, मिशा अहरेंस से, जिन्होंने ज़ेब्राफिश को पढ़ने में नाटकीय रूप से तेज किया- "हमने सोचा, ठीक है, यह पहल संभव हो सकती है, " चुन ने कहा। "विश्वास की छलांग उन्होंने जबरदस्त लगाई।"

मानव रोग से जुड़े लगभग 80 प्रतिशत जीन में ज़ेबराफिश का एक समकक्ष होता है। (डॉ। डॉमिनिक पिकेट / द रॉकफेलर यूनिवर्सिटी) नवीनतम मस्तिष्क-मानचित्रण अग्रिम में, हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं ने एक स्वतंत्र रूप से तैराकी ज़ेब्राफिश में स्थायी रूप से फायरिंग न्यूरॉन्स (मैजेंटा) को चिह्नित किया। (एरिक श्रेटर, एचएचएमआई / जेनेलिया रिसर्च कैंपस) यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में एक टीम के ज़ेब्राफिश मस्तिष्क का यह दृश्य उन क्षेत्रों को दर्शाता है जहां न्यूरॉन्स (मैजेंटा) मिलते हैं और एक्सन (ग्रीन) के बंडल होते हैं। (Zebrafishbrain.org के हिस्से के रूप में यूसीएल में विल्सन प्रयोगशाला में टॉम हॉकिन्स और केट टर्नर)

वह उम्मीद करती है कि मानव स्वास्थ्य के लिए मिर्गी जैसी स्थितियों के लिए भुगतान केवल पांच वर्षों में हो सकता है। पार्किंसंस और अल्जाइमर से ऑटिज्म, सिज़ोफ्रेनिया और पोस्ट-ट्रॉमैटिक स्ट्रेस डिसऑर्डर से कम-समझी जाने वाली बीमारियों के लिए उपचार आगे बंद हैं, लेकिन शायद ही पहुंच से बाहर हैं। स्वस्थ लोगों के दिमाग की तुलना, सेल द्वारा सेल, तंत्रिका विकारों के साथ उन लोगों के साथ, वैज्ञानिक उन सर्किटों को अलग करने में सक्षम हो सकते हैं जिनके टूटने की बीमारी का कारण बनता है। उन खोजों से नई दवाओं और उपचारों का विकास हो सकता है। Zebrafish, जो कशेरुक हैं और इस तरह हमारे खुद के समान दिमाग हैं, पहले से ही रास्ते का नेतृत्व कर रहे हैं। वे दवाओं का परीक्षण करने और चिंता, नींद और शराब के दुरुपयोग के तंत्रिका जीव विज्ञान का अध्ययन करने के लिए उपयोग किए जा रहे हैं।

हालांकि, Engert अन्य वैज्ञानिकों के लिए इस तरह की खोज को छोड़कर खुश है। वह कहते हैं कि उन्होंने मस्तिष्क की प्रत्येक कोशिका में कभी भी छवि गतिविधि नहीं की। यह "मैट्रिक्स" प्रयोग के लिए एक ऐड-ऑन था - इस तरह की रिकॉर्डिंग भी संभव थी या नहीं, इस बारे में बहस को शांत करने के लिए एक लार्क। वह स्पष्ट अनुप्रयोगों के बिना सवालों से प्रेरित है: एक ज़ेब्राफिश कुछ प्रकार की उत्तेजनाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करता है? मछली के तैरने, शिकार करने या शिकारियों के भागने पर कौन से न्यूरल सर्किट में आग लगती है? ज़ेब्रिफ़िश सीखने पर कौन से प्रयोग सबसे अच्छे लगते हैं?

वह चाहते हैं कि जनता और राजनेता न्यूरोसाइंस को उन्हीं कारणों से महत्व दें, जो वे हबल स्पेस टेलीस्कोप, लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर या मार्स रोवर के लिए करते हैं। इन स्पर्शों में से कोई भी रोज़ाना सीधे नहीं रहता है, लेकिन वे वित्त पोषित हैं क्योंकि ब्रह्मांड के रहस्यों को उजागर करने में सुंदरता है। उनका मानना ​​है कि यदि ब्रिन पहल की देखरेख की जाए तो खोज को वापस स्थापित किया जाएगा। "समस्या, " वह कहते हैं, "यह है कि अगर हम अल्जाइमर और पार्किंसंस को हल नहीं करते हैं, तो ऐसा लगेगा कि हम अपने नियत कार्यों में विफल हो गए हैं और लोग पैसे निकाल लेंगे और कहेंगे, " अच्छा प्रयास करें, कोई सिगार नहीं। ''

इस कार्य द्वारा उठाए गए दार्शनिक प्रश्नों के लिए - क्या मस्तिष्क का अध्ययन हमें मानव चेतना की प्रकृति, या एक आत्मा के विचार के बारे में कुछ भी सिखाएगा; क्या विज्ञान एक दिन हमारी मानवता के सामान को एल्गोरिथम कोड के एक ठंडे कलन को कम करेगा - वह अज्ञेय है।

हम एक शाम ब्राइट पर्पल हाउस में मिले जहाँ वह एक ड्रग रिसर्चर पोलिना केहोवा के साथ रहती है, जो बोस्टन सिम्फनी सोप्रानो और उनकी 6 साल की बेटी के रूप में चाँदनी मारती है। मसूर स्टू पर, एंगर्ट ने एमआईटी के भाषाविद् नोम चोम्स्की को एक बार कुछ याद दिलाया: "अगर हम यह नहीं समझा सकते कि एक तिलचट्टा बाईं ओर क्यों मुड़ता है, तो हम कैसे समझा सकते हैं कि एक इंसान कुछ करने का फैसला क्यों करता है?"

"यहां तक ​​कि सबसे कम कीट एक शानदार अच्छी तरह से अनुकूलित उपकरण है जो किसी भी कंप्यूटर से अधिक जटिल और अधिक दिलचस्प है, " उन्होंने मुझे बताया। "मेरा मतलब है, क्या आप जानना नहीं चाहेंगे कि इसका मस्तिष्क कैसे काम करता है?"

एंगर्ट के साथ कुछ दिनों के बाद, मैंने कुछ दिमाग बनाया कि उनका मस्तिष्क कैसे काम करता है। उनके लक्ष्य, यह पता चलता है, जैसे कि वे कभी-कभी दिखावा करते हैं, भले ही वह कभी भी ढोंग करते हैं, लेकिन पहल के लिए एक फिट नहीं है। एक मस्तिष्क के हर चमकती न्यूरॉन की लाइव छवियां जबरदस्त शक्ति धारण कर सकती हैं, वे कहते हैं, अगर वैज्ञानिकों ने तारों को भी देखा: पतले फाइबर जिसके साथ न्यूरॉन्स सिग्नल भेजते हैं। तब आपको पता चलेगा कि क्या विशिष्ट न्यूरॉन्स एक-दूसरे से बात कर रहे थे — और शायद वे क्या कह रहे थे।

कैंपस में एक दोपहर, एंगर्ट के स्नातक छात्रों में से एक, मारियाला पेटकोवा, मुझे आंगन में पार करके आणविक और सेलुलर जीव विज्ञान के प्रोफेसर जेफ लिक्टमैन की प्रयोगशाला में ले गया। एक खिड़की रहित कमरे के अंदर, पूरे ज़ेब्राफिश मस्तिष्क को राल के साथ कड़ा कर दिया गया था और हीरे के चाकू से 30, 000 सुपर पतली स्लाइस में काट दिया गया था। स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप स्लाइस में से प्रत्येक की इमेजिंग कर रहे हैं, और आठ अंडरगार्मेट्स और कई स्वयंसेवक- जिसमें पेटकोवा की माँ भी शामिल है, बुल्गारिया से इंटरनेट पर - स्लाइस से स्लाइस तक हाथ से तंत्रिका "तारों" का पता लगा रहे हैं। एक और प्रोफेसर, कॉन्स्टेंस सेफको, मस्तिष्क के माध्यम से फ्लोरोसेंट वायरस कैसे फैलता है, यह देखकर अतिरिक्त अनुरेखण करेगा। एक बार वायरिंग आरेख पूरा हो जाने के बाद, एंगर्ट इसके ऊपर चमकती न्यूरॉन्स के अपने नक्शे को बिछाएगा। एक वैज्ञानिक, हैम सोमपोलिंस्की, तब तारों के पार तंत्रिका यातायात के प्रवाह का विश्लेषण करेगा, उन सिद्धांतों की तलाश में जो उन यातायात पैटर्न को विशिष्ट मछली व्यवहार से जोड़ते हैं।

जब एंगर्ट का काम पूरा हो जाता है, जो कहता है कि उसे 20 साल लग सकते हैं, तो उसके पास "वर्चुअल फिश" की तुलना में कुछ भी कम या ज्यादा शानदार नहीं होगा: एक सॉफ्टवेयर जो एक जेब्राफिश मस्तिष्क के संपूर्ण कामकाज की नकल करता है। वैज्ञानिक संवेदी आदानों के किसी भी मिश्रण को डायल कर सकते हैं - पानी का तापमान, प्रकाश का एक पैटर्न, पास के शिकार या शिकारी का रास्ता - और सॉफ्टवेयर के एल्गोरिदम न केवल दिखाते हैं कि एक वास्तविक मछली कैसे प्रतिक्रिया देगी, लेकिन उसके मस्तिष्क में क्या हुआ, इसके द्वारा मिलीसेकेंड ऐसा करने से पहले सेल द्वारा मिलीसेकंड और सेल।

वह समझ गया होगा, संक्षेप में, ज़ेब्राफिश बाएं क्यों मुड़ता है।

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शुक्रवार की सुबह, एंगर्ट की प्रयोगशाला में संरचना का एकमात्र जोत लाती है: साप्ताहिक ऑल-हैंड मीटिंग, जहां 20 ग्रेड के छात्र और पोस्टडॉक अपने शोध पर एक दूसरे को संक्षिप्त करते हैं। दिसंबर के मध्य में शुक्रवार को जब मैं आस-पास था, एंगर्ट स्केट्स पर टी-शर्ट पहने, स्कोपी की छवि के साथ टी-शर्ट पहने और "गन शो में आपका स्वागत है।"

प्रोफेसर ने मेज के सिर पर एक सीट ले ली और एक माता-पिता की मेज पर घूम रहे एक बच्चे की तरह, वायवीय कुर्सी पर ऊपर और नीचे उछाल दिया। "वाह, " उन्होंने कहा। "मुझे लगता है कि मैं प्रभारी हूं।"

लेकिन जितनी जल्दी हो सके, वह कुर्सी से फिसल गया और कमरे के एक कोने में, जहाँ उसने सार्वजनिक रूप से देखी जाने वाली भूमिका को कमतर मान लिया: अपने शोधकर्ताओं के लिए शांत और धैर्यवान जयजयकार के बाद, ऑफ-ट्रेल खोजकर्ता वह गियर से लैस होता है और फिर प्रेषण - जब आप कर सकते हैं कॉल! - मन के स्टारफिल्ड में।

युवा पुरुषों और महिलाओं ने अपने नवीनतम ज़ेब्राफिश कार्य की स्लाइड्स के माध्यम से क्लिक किया: यहाँ न्यूरॉन्स हैं जो मछली के हल्के झटके आने पर चमकते हैं। इधर, दृश्य गति का अनुमान लगाने के लिए अपने दिमाग को घर पर लगाता है। यहां, एक उल्टा-पुलिंग मिलिंग मशीन पर एक हाई-स्पीड कैमरा, एक नया उपकरण जो जल्द ही लैब के सदस्यों को मुक्त-तैराकी मछली में मस्तिष्क गतिविधि को ट्रैक करने दे सकता है।

एंगर्ट ने कुछ कोमल सवालों का जवाब दिया, लेकिन ज्यादातर प्रोत्साहन था: "कमाल है!" "बहुत अच्छा - कार्रवाई में जानवर!" "उस पर देखो! धारणा, अनुभूति और चेतना। मछली की आत्मा! "

एक स्नातक छात्र ने बताया कि एंगर्ट के पैरों में से प्रत्येक पर इन-लाइन स्केट्स अलग-अलग रंग और बनाते हैं। स्केट्स को छीलने के लिए एक-दूसरे पर काले, दूसरे पर काले रंग के मोजे को उकेरने के लिए संलग्न करें। फिर उसने अपने मोज़े उतार दिए। उनके बाएं पैर पर, बड़ा टोनेल लाल रंग का और अन्य बैंगनी रंग का था। उनके दाहिने पैर में, बड़ा टोनेल बैंगनी था, और अन्य, लाल। जब उनकी बेटी ने हाल ही में एक नेल पॉलिश प्रयोग में अपनी माँ के पैर की उंगलियों को थका दिया था, तो उसके पिता ने उसे पेश किया था।