Зачем основателю Microsoft мышиные мозги

Перед лазером  - необычная цель. Его наводят на крошечное окошко, вживленное в череп мыши. Лазер должен на ничтожную долю секунды послать в окошко импульс. Задача инженеров  - «выстрелить» в то самое мгновение, когда бегущая по мячу мышь посмотрит на монитор. Если все пройдет удачно, то сверхчувствительная камера зафиксирует свечение клеток мозга животного.

Фантастические фильмы напоминает не только антураж, но и задачи, которые решают ученые. Участок мозга мыши, в который метит лазер, обрабатывает нервные импульсы, поступающие от глаз. Удачный ход эксперимента приоткроет завесу над такой таинственной областью знаний, как восприятие окружающего мира мозгом млекопитающего.

Глядя на хитроумные устройства, 59‑летний Пол Аллен не может сдержать улыбку (а улыбается он нечасто). Один из основателей Microsoft вложил $0,5 млрд в Институт мозга имени Аллена. Учреждение, занимающее три здания в пригороде Сиэтла, в основном разрабатывает инструменты для исследований. Например, титан‑сапфировый лазер, с помощью которого ученые пытаются проникнуть внутрь мозга. Если это устройство поможет понять человеческое сознание, то вклад Аллена в медицину затмит его роль в создании софтверной отрасли.

«Мне как бывшему программисту до сих пор невероятно интересно, как человеческий мозг обрабатывает информацию,  - одно из редких интервью Аллен дает в конференц‑­зале, выходящем окнами на оживленный судоходный канал.  - С первого знакомства с нейробиологией становится понятно, что все очень тесно взаимосвязано. Чтобы сделать правильный выбор, мозг постоянно анализирует данные, собранные через зрение, слух, осязание, память».

Аллен занялся медицинскими исследованиями не только из любопытства. Его мать  - учительница, привившая сыну любовь к книгам и знаниям, в июне умерла от болезни Альцгеймера. «Когда ты видишь, как любимый человек…  - голос Аллена срывается.  - Как медленно уходит все то, что делает его человеком, и ничего не можешь поделать…» Недавно и сам Аллен сражался со смертельной болезнью  - раком крови. Сейчас у него ремиссия, Аллен свеж, полон сил, в ходе интервью он то и дело прерывается на телефонные звонки по поводу одной из своих спортивных команд.

Первые $100 млн, которые Аллен выделил своему институту, ушли на создание гигантской компьютерной карты. Она описывает, как работают гены в мозгу мыши. Ученые использовали ее для того, чтобы понять роль генов в развитии рассеянного склероза и нарушений памяти у людей. Еще $100 млн потребовалось для разработки аналогичной карты человеческого мозга (после ее создания появились новые нейробиологические теории). В рамках второго транша инвестиций ученые смоделировали развитие головного и спинного мозга мыши. Все эти разработки стали важнейшими инструментами для нейробиологов.

Недавно Аллен, с состоянием в $15 млрд занимающий 20‑е место в списке богатейших американцев, перечислил институту еще $300 млн. Эти деньги превратят его детище из производителя инструментов в исследовательский центр, в котором работают несколько выдающихся нейробиологов. Они, в частности, займутся изучением зрительной зоны коры головного мозга мыши. Это нужно, чтобы понять, как вообще работают нервные клетки. В рамках другого проекта будет предпринята попытка описать все виды клеток мозга и использовать стволовые клетки для того, чтобы понять, как они развиваются. Предположительно, мозг состоит примерно из тысячи видов таких «кирпичиков». Но их точное число неизвестно. «В программировании это называется обратной разработкой»,  - поясняет Аллен.

Решимость, с которой Аллен поддерживает эти проекты, сделала его популярным среди ученых. «Пол  - мой герой. Мало кто из филантропов использует такую модель финансирования, как он,  - говорит профессор Калифорнийского технологического института Дэвид Андерсон (именно он предложил Аллену смоделировать развитие мышиного мозга).  - Для этого нужно твердо верить в научные исследования и иметь жажду познаний».

Не все верят в новое начинание Аллена. На первом этапе его инвестиции достигли цели, полагает профессор Массачусетского технологического института Сузуму Тонегава, лауреат Нобелевской премии 1987 года. Но позволит ли бизнес-подход Аллена к науке разгадать главную загадку: как в мозгу рождается сознание? «Это одна из фундаментальных проблем в исследованиях мозга,  - отмечает Тонегава.  - Не знаю, удастся ли им ее решить».

Жизнь Аллена последние 30 лет напрямую связана с медициной. В 1982 году, победив лимфому Ходжкина, он навсегда покинул Microsoft. Пока Билл Гейтс строил одну из знаковых корпораций XX века, Аллен, чьи акции продолжали дорожать, тратил миллиарды на свои увлечения. Среди них  - спортивные команды (баскетбольная Portland Trail Blazers и футбольная Seattle Seahawks), операторы кабельного телевидения (на Charter Communications Аллен потерял $8 млрд), исследовательские лаборатории (Interval Research должна была стать бизнесом, но закрылась на восьмом году существования). Аллен финансировал первый частный суборбитальный корабль и поиск внеземных цивилизаций. Не обошлось без него и строительство Музея музыки. Аллен, любитель поиграть на электрогитаре, субсидировал его отчасти в знак уважения к своему земляку  - Джими Хендриксу. Не осталась обделенной и любимица Аллена, 90‑метровая красавица Tatoosh. На этой лодке, одной из самых больших в мире, имеется не только бассейн, но и камин из французского известняка.

Аллен задумался о крупном нейробиологическом проекте в конце 1990‑х. Тогда он щедро инвестировал в биотехнологические компании Сиэтла. Наработки одной из них, Rosetta Inpharmatics, стали прототипом карт мозга, созданных Институтом Аллена. Онколог Стивен Френд, возглавлявший Rosetta Inpharmatics, вспоминает долгие разговоры об «Александрийской библио­теке сведений о мозге». Он устроил Аллену встречу с Джеймсом Уотсоном, лауреатом Нобелевской премии за расшифровку структуры ДНК.

Уотсон предложил Аллену создать научное учреждение наподобие Университета Рокфеллера в Нью‑Йорке или Института Солка в Сан‑Диего и пригласить туда лучшие умы. Аллен не рискнул. Идея могла потянуть на $1 млрд, а воспоминания о провале Interval Research были еще свежи. Крах компании частично был связан с тем, что она наняла слишком много ученых, каждый из которых считал свой проект главным.

Но масштаб проекта «Геном человека» поразил Аллена. Он захотел сделать нечто подобное.

Но что? Аллен организовал несколько мозговых штурмов. Один в Сиэтле, два  - на Tatoosh. В круизах участвовали три нобелевских лауреата: Джеймс Уотсон, Ричард Аксель и Леланд Хартвелл. Каждый из ученых расхваливал свою область. Психолог и лингвист Стивен Пинкер выступал за создание института, в котором изучали бы нейробиологию и психологию. Остальные предлагали сосредоточиться на экспериментах над животными.

Лучшую идею предложил нейробиолог и генетик из Калтеха Дэвид Андерсон: карта активности генов в мозгу мыши. Каждая клетка мыши (да и человека) состоит из одних и тех же 20 000 генов. И например, клетку сердца от клетки мозга отличает только то, как эти гены используются. Чтобы задействовать генетический код, клетка считывает его с ДНК с помощью другого химического соединения  - РНК. Ученые уже научились измерять уровни содержания РНК, и если выяснить, какие гены используются разными частями мозга, появится шанс понять работу генов.

Аллен говорит, что с этим согласились все ученые. «Меня вдохновил этот проект, ведь речь шла о невиданном масштабе,  - объясняет он.  - База данных, доступная ученым всего мира. Проект мог стать настоящим прорывом». В Microsoft Аллен создавал эмуляторы компьютеров для программистов. В науке он тоже собрался создать инструменты для разработчиков. Только для нейробиологов, а не создателей программ.

Мать Аллена настолько любила читать, что когда ее попросили назвать 100 любимых книг, она перечислила 165. В начале 2003-го женщина, мгновенно разгадывавшая кроссворды, уже не могла вспомнить, что сказала минуту назад. Болезнь Альцгеймера. В своем дневнике Аллен записал, что он в отчаянии. Вскоре его институт получил начальные $100 млн.

Первым сотрудником института стал Аллан Джонс, который занимался генными исследованиями в компании Rosetta (одной из сиэтлского пула Аллена). Джонс возглавил проект создания карты мозга мыши, а позже и весь институт.

Вместо корифеев науки Джонс поставил на молодежь. Он привлек 60 исследователей, недавно окончивших университет. Работа была рутинная. Специальные машины замораживали мозг, резали его на тонкие ломтики. Лаборанты погружали каждый срез в раствор, красящий в нужный цвет те клетки, где есть определенная последовательность РНК. На срезе можно выделить только один ген, во всем образце  - шесть. Получается, что для создания «мозгового атласа Аллена» понадобилось 4000 мышей. В декабре 2004‑го данные начали выкладывать в свободный доступ на сайт. В 2006 году в Сети было уже 85 млн изображений 250 000 срезов. Это 600 терабайт, или половина всех данных, находившихся в интернете в 2003‑м.

Атлас мозга мыши быстро превратился в стандартный инструмент нейробиологов. В 2006 году ученые, не имеющие отношения к Институту Аллена, с помощью атласа нашли гены, влияющие на предрасположенность к рассеянному склерозу, расстройствам приема пищи и памяти. Руководитель отдела исследований и разработок Johnson & Johnson Хуссейни Манджи рассказывает, что его специалисты использовали атлас в собственных проектах. Нейробиолог из Массачусетского технологического института Эд Бойден изучает атлас для того, чтобы определить дальнейшее направление своих экспериментов. Один из подвидов лабораторной мыши, выведенный в рамках проекта, стал самым популярным в США.

Здоровье Аллена было не таким цветущим, как лабораторные дела. В 2008‑м он перенес операцию на сердце. Через месяц потребовалась новая операция: в легком скапливалась жидкость. Вдобавок у Аллена обнаружили рак крови. Свои мемуары он диктовал после химиотерапии. Примерно в то же время один из проектов Аллена  - оператор кабельного телевидения Charter Communications  - вступил в процедуру банкротства.

Единственной отдушиной стали нейробиологические исследования. Аллен увлеченно бомбардировал ученых вопросами и строил планы на будущее. Вдохновленный успехом карты мышиного мозга, Аллен выделил $100 млн на куда более сложный проект: атлас мозга человека, который был бы в 3000 раз больше. Нужно было переделывать все оборудование. Но это полбеды. Главная сложность заключалась в том, что получить человеческий мозг куда труднее, чем мышиный. Для создания атласа нужно было как минимум 10 неповрежденных образцов, взятых у людей, умерших в расцвете сил.

Через четыре года институту на научные исследования пожертвовали шесть образцов мозга. Четыре уже практически обработаны. Проект должен завершиться в этом году, но первые изображения, опубликованные в интернете в 2010‑м, уже приносят научные плоды. Гены первых двух образцов немного различаются, и ученые пытаются понять, что это значит.

Как можно использовать атлас? Нейробиолог из Калифорнийского университета Брэдли Войтек с помощью специального софта проанализировал упоминания описаний из атласа в научной литературе. Анализ огромного массива данных привел к появлению 800 новых гипотез о работе мозга. Ученые могут проверять их, чтобы понять, по каким законам функционирует компьютер в нашей голове.

Аллен сравнивает современных исследователей мозга со средневековым кузнецом, пытающимся разобраться, как работает реактивный самолет. Догадаться, каким образом крылья крепятся к фюзеляжу или запускается двигатель, можно. Но ведь главный фокус  - понять, как крыло создает подъемную силу. То есть почему самолет летает. «Технологии, основанные на законе Мура (каждые два года количество транзисторов на кристалле интегральной схемы удваивается.  - Forbes), гораздо проще нейробиологии,  - говорит Аллен.  - Мозг работает совсем не так, как компьютер. Компьютер  - очень точный, упорядоченный прибор». У него есть память и процессор, который обрабатывает биты информации, объединяет их и отправляет результат на хранение. «Все очень просто. Запрограммировать компьютер может каждый. Если захотите, то и вы можете стать программистом,  - продолжает он.  - Я начал заниматься этим в средней школе. И я, и Билл Гейтс, и наши общие друзья освоили программирование за несколько месяцев. А через пару лет уже знали о компьютерах все, что только можно».

Человеческий мозг  - плод долгой эволюции  - не таков. Невероятно сложная конструкция, утверждает Аллен. Каждый крохотный участок не похож на другой. На исследования уйдут десятилетия. «Те, кто над этим работает, получат десятки Нобелевских премий»,  - уверен он.

Масштаб проблемы Аллена не пугает. За последние полтора года он нанял на работу трех лучших нейробиологов Америки. Общий штат института утроился, сегодня в нем работает 200 человек. Аллен собирается удвоить персонал и перевести свое детище в более просторное здание.

Кристоф Кох уволился с престижной работы преподавателя в Калтехе, чтобы войти в команду Аллена. Бывший физик, у которого на левой руке татуировка в виде логотипа Apple, говорит, что коллеги назвали его поступок сумасшедшим. Но иначе дело с мертвой точки не сдвинуть. В мире  - десятки тысяч нейробиологических лабораторий, но ни одна из них не осмелилась замахнуться на проект такого масштаба. «У нас есть десятилетний план работ, которые невозможно выполнить в университете»,  - отмечает он.

Клей Рид, уволившийся из Гарварда, исследует зрительную зону коры головного мозга мыши. «Самые смелые идеи можно воплотить только здесь»,  - считает он. Проект Рида, который в институте прозвали «Умоскоп»,  - это компьютерная модель зрения мыши. Ученый использует в работе такие приборы, как лазерный микроскоп, который Аллен впервые увидел во время нашей встречи.

Нейробиолог Рикардо Долметч, пришедший из Стэнфорда, хочет с помощью стволовых клеток выяснить, из чего состоит мозг. «Вы доверите машину механику, который не знает, сколько в ней деталей?»  - язвительно объясняет суть проекта Кох. Он говорит, что лечиться сегодняшними лекарствами от депрессии и шизофрении  - это все равно что лить масло на крышу машины: мало ли, а вдруг и в мотор попадет пара капель.

Ворвавшись в мир науки, Аллен, прирожденный предприниматель и чужак в академической среде, перевернул его с ног на голову. Сегодня сотни тысяч ученых работают сами по себе, над собственными проектами. Так было и в программировании на этапе становления отрасли. К тому же многие ученые соревнуются между собой. Это происходит и в крупных исследовательских лабораториях. Промышленный подход Аллена органично вписывается в концепцию так называемой большой науки: узкие специалисты решают прикладные задачи. Это не всем по душе. «Даже припомнить не могу, когда нейробиологические исследования финансировались настолько неправильно, как сегодня,  - делится нейробиолог из Нью‑Йоркского университета Тони Мовшон.  - Я думаю, что лучшие идеи рождает академическая наука («малая наука».  - Forbes), подталкиваемая исследовательским азартом».

Вполне возможно, что даже вдохновивший Аллена проект «Геном человека» на деле замедлял коммерческое внедрение генных технологий. Ведь в результате сложилась монополия на оборудование одной компании  - Applied Biosciences. Настоящая революция в генетике началась только после окончания этого крупного международного проекта, когда на рынок вышли новые фирмы.

«Всегда будет какая‑то сфера науки, где нужно действовать по стандартам, системно и масштабно,  - пожимает плечами руководитель Института мозга Джонс.  - Небольшим лабораториям не справиться с такой задачей».

Аллен сохраняет оптимизм. «Результаты работы, к которой мы приступаем, будут видны через несколько лет»,  - убежден он. Инвестиции Аллена в $300 млн рассчитаны на пять лет. Но пять и даже 10 лет для него и его ученых  - не срок: они заглядывают вперед на десятилетия. Аллен утверждает, что победил рак и чувствует себя прекрасно. Он готов вкладывать деньги в науку до бесконечности и уже составил план финансирования, которое не остановится после его смерти. «Большая часть моего состояния пойдет на исследования»,  - говорит он.