Il cervello umano è un oggetto incredibilmente complesso. Con miliardi di celle ciascuna con migliaia di connessioni, è difficile sapere da dove cominciare. I neuroscienziati possono sondare il cervello con gli elettrodi, vedere al suo interno con gli scanner e osservare cosa succede alle persone quando ne sono danneggiati in incidenti e malattie. Ma mettere insieme tutte queste informazioni è come ricostruire un puzzle senza l'immagine sulla scatola come guida.
Potremmo trarre ispirazione dal Progetto genoma umano. Il genoma è anche estremamente complesso, con miliardi di elementi costitutivi. Nonostante queste sfide, il genoma è stato svelato con successo a circa 3,8 miliardi di dollari nel 2003. Le conoscenze generate dal Progetto genoma umano hanno prodotto $ 141 nell'economia per ogni $ 1 speso per la ricerca.
Ora l'amministrazione Obama progetta di fare lo stesso per il cervello umano, su una scala altrettanto ambiziosa ($ 3 miliardi in dieci anni). L'obiettivo della "Brain Activity Map" (BAM) è mappare l'attività di ogni neurone e connessione nel cervello vivente. Poiché l'attività del cervello determina le nostre vite mentali, la speranza è che una roadmap completa ci aiuti a capire come si formano i ricordi, come particolari farmaci possono alleviare i disturbi psichiatrici e persino come il cervello genera coscienza. Le tecnologie pertinenti (registrazione multielettrodo, optogenetica) stanno avanzando rapidamente e studi su larga scala stanno già fornendo nuove informazioni su come le reti di cellule interagiscono tra loro. Una Brain Activity Map di successo è alla nostra portata.
Ma come sarà il successo? Una mappa del cervello umano sarà utile nello stesso modo in cui è utile una mappa del genoma umano? Nella genetica, il successo ci consente di comprendere e controllare le caratteristiche fisiche. Nelle neuroscienze, il successo dovrebbe portare ad una comprensione equivalente della mente. Saremmo in grado di usare la mappa per aiutare a ridurre le emozioni aberranti nel disturbo da stress post-traumatico, per sollevare l'umore nella depressione e per invertire il declino dell'Alzheimer. Tuttavia tutte queste applicazioni si basano su una comprensione approfondita della mente e del cervello.
Lo scienziato informatico David Marr ha osservato che la mente può essere pienamente compresa solo collegando tre livelli: la funzione del sistema, i calcoli che il sistema esegue e come questi calcoli sono implementati nel cervello. Registrare cellule cerebrali che sparano da sole, anche migliaia di loro, ci porterà solo così lontano. Immagina di essere in grado di visualizzare l'elettronica del tuo computer mentre tocchi a un'e-mail. I pattern che vedi potrebbero dirti in generale come funzionano le cose, ma non puoi immaginare che tu abbia un browser web aperto, e certamente non che stavi scrivendo a un vecchio amico. In un articolo sulla rivista Neuron , gli scienziati dietro la proposta BAM ci ricordano che la funzione cerebrale emerge "dalle complesse interazioni tra i costituenti". Sembrano essere d'accordo con Marr. Ma mentre non conosciamo tutti i dettagli della proposta, nella sua forma attuale la maggior parte dei finanziamenti della BAM saranno gettati a comprendere solo uno dei suoi tre livelli: implementazione.
Studiare un livello senza l'altro è come costruire il Large Hadron Collider senza investire anche nella fisica teorica. Psicologi e scienziati cognitivi sono esperti nel colmare il divario tra il funzionamento della mente e del cervello. Ad esempio, progettando attentamente test comportamentali in grado di sondare la disfunzione mentale, stanno iniziando a scavare sotto le tradizionali classificazioni dei disturbi mentali per capire come particolari componenti della mente vanno male. Questi individui hanno bisogno di camminare mano nella mano con i tecnologi in prima linea nella scienza del cervello. Le nuove tecnologie sostenute dagli scienziati del BAM produrranno un ricco raccolto di dati sul cervello, e sono una parte cruciale di un investimento a lungo termine nelle scienze del cervello. Ma senza investimenti simili nelle scienze della mente resteremo sconcertati sul modo in cui i pezzi si inseriscono nella nostra vita quotidiana. Solo considerando la mente mentre affrontiamo il cervello otterremo più BAM per il nostro denaro.
