Blue Brain Project prebuduje mozog, aby ho lepšie pochopil

Ľudský mozog bol opísaný ako najkomplexnejší systém, ktorý existuje, ale nebráni neurológom a inžinierom v tom, aby snívali o plnom pochopení jeho fungovania. V skutočnosti, niektoré z nich boli navrhnuté na vytvorenie digitálnej reprodukcie ľudského mozgu byť schopný vykonávať s ním vyšetrovania, ktoré by nebolo možné vykonať z pozorovania a experimentovania so skutočným nervovým systémom v prevádzke.

To je presne cieľ projektu Blue Brain, neuveriteľne ambicióznej iniciatívy, ktorá bola spustená v roku 2005, riadená spoločnosťou IBM a švajčiarskou univerzitou (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, alebo EPFL)..

Čo sa doteraz urobilo v IBM

Viac ako desať rokov Blue Brain Project Stavia počítačový model, ktorý obsahuje informácie o štruktúre a fungovaní malej časti mozgu potkana. Táto digitálna rekonštrukcia, ktorá v súčasnosti zodpovedá o niečo viac ako tretine kubického milimetra tkaniva, sa snaží verne reprodukovať spôsob, akým sa nervové bunky navzájom spájajú a aktivujú, a dokonca aj to, ako skutočnosť, že tieto aktivačné vzory spôsobujú, že sa mozog fyzicky časom mení z dôvodu plasticity mozgu.

Okrem pokrytia mnohých ďalších oblastí mozgu, Blue Brain Project musí urobiť kvalitatívny skok, ktorý zahŕňa prechod od digitálnej rekonštrukcie mozgu potkana, aby urobil to isté s ľudským mozgom, omnoho väčšie a zložitejšie.

Na čo by sa mohol tento digitálny mozog použiť??

Cieľ projektu Blue Brain je v konečnom dôsledku, vytvoriť počítačový model, pomocou ktorého môžete do určitej miery predpovedať spôsob, akým bude oblasť neurónového tkaniva aktivovaná, ak bude stimulovaná určitým spôsobom. To znamená, že cieľom je vytvoriť nástroj na testovanie hypotéz a pokúsiť sa niekoľkokrát opakovať všetky druhy experimentov vykonaných s reálnymi mozgami, aby sme zistili, či výsledky boli pevné a nie ako výsledok náhody..

Potenciál tohto projektu by mohol byť obrovský, podľa jeho promotérov, pretože existencia digitálnej rekonštrukcie veľkých rozšírení neurónov by umožnila získať "testovaciu figurínu", v ktorej by sa mohli experimentovať so všetkými druhmi situácií a rôznymi premennými, ktoré by ovplyvnili spôsob v ktorých sú aktivované nervové bunky ľudského mozgu.

S týmto modelom by sme mohli napríklad študovať, ako fungujú všetky druhy kognitívnych procesov, ako je náš spôsob evokovania spomienok alebo predstavy akčných plánov, a mohli by sme tiež predpovedať, ktorý typ symptómov by v určitých oblastiach spôsobil zranenie. mozgová kôra Okrem toho by to mohlo slúžiť na vyriešenie jedného z veľkých tajomstiev ľudského mozgu: ako vzniká vedomie, subjektívna skúsenosť toho, čo žijeme.

Štúdium vedomia

Myšlienka, že vedomie vzniká z koordinovanej práce veľkých sietí neurónov distribuovaných v celom mozgu, namiesto toho, aby sa spoliehali na dobre definovanú štruktúru a ukryli ju niektoré časti centrálneho nervového systému, má veľmi dobré zdravie. Mnohí neurológovia tomu veria aby sme pochopili, čo je povaha vedomia, dôležité je pozrieť sa na vzory synchronizovanej aktivácie mnohých tisícov neurónov naraz, a nie toľko študovať anatomické štruktúry mozgu samostatne.

Projekt Blue Brain by nám umožnilo pozorovať a zasiahnuť v reálnom čase o aktivačných vzoroch mnohých neurónových sietí, niečo, čo sa dá urobiť len veľmi obmedzeným spôsobom s reálnymi mozgami, a vidieť napríklad, aké zmeny nastanú, keď niekto ide z bdelosti do spánku, bez snívania, a čo sa stane, keď sa vedomie vracia vo forme snov počas REM fáza.

Nevýhody projektu Blue Brain

Odhaduje sa, že ľudský mozog obsahuje asi sto miliárd neurónov. K tomu musíme dodať, že fungovanie nervového systému je vysvetľované viac tým, ako neuróny vzájomne pôsobia, než ich množstvom, ktoré sa môže značne líšiť bez ovplyvnenia celkového fungovania mozgu, a preto sú relevantné tisíce synaptických spojení že každý neurón môže nadviazať s druhým. V každom synaptickom spojení medzi dvoma neurónmi sú navyše milióny neurotransmiterov, ktoré sa uvoľňujú kontinuálne. To znamená, že verne obnoviť ľudský mozog je nemožné, bez ohľadu na počet rokov, ktorý je venovaný tejto spoločnosti.

Tvorcovia projektu Blue Brain musia napraviť tieto nedostatky zjednodušením fungovania digitálneho mozgu. To, čo robia, v podstate, je študovať fungovanie malej časti mozgu niekoľkých potkanov (informácie zozbierané počas dvadsiatich rokov) a "kondenzovať" tieto informácie na vytvorenie algoritmu vytvoreného na predpovedanie aktivačných vzorov týchto nervových buniek. Akonáhle sa to stalo so skupinou 1 000 neurónov, výskumníci znovu použili tento algoritmus na vytvorenie 31 000 neurónov aktivujúcich sa rovnakým spôsobom..

Skutočnosť, že sa toľko zjednodušilo vo výstavbe tohto dočasného modelu a že bude robiť to isté s ľudským mozgom, ktorý chce znovu vytvoriť, vyvolalo proti tomuto projektu tak veľa hlasov, ktoré sú tak drahé a pomalé.. Niektorí neurológovia sa domnievajú, že myšlienka digitálneho vytvorenia mozgu je absurdná, pretože nervový systém nepracuje s binárnym jazykom alebo s preddefinovaným programovacím jazykom. Iní jednoducho hovoria, že náklady sú príliš vysoké na to, aby sa dali využiť na projekt. Čas ukáže, či iniciatíva projektu Blue Brain dáva ovocie, ktoré sa od neho očakáva.