Blue Brain Project ανοικοδόμηση του εγκεφάλου για να το καταλάβει καλύτερα

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει περιγραφεί ως το πιο πολύπλοκο σύστημα που υπάρχει, αλλά αυτό δεν εμποδίζει τους νευροεπιστήμονες και τους μηχανικούς να ονειρεύονται να κατανοήσουν πλήρως τη λειτουργία του. Στην πραγματικότητα, ορισμένοι από αυτούς έχουν προταθεί να δημιουργήσουν μια ψηφιακή αναπαραγωγή του ανθρώπινου εγκεφάλου να είναι σε θέση να διεξάγει μαζί του έρευνες που θα ήταν αδύνατο να πραγματοποιηθούν από την παρατήρηση και τον πειραματισμό με ένα πραγματικό νευρικό σύστημα σε λειτουργία.

Αυτό ακριβώς είναι ο στόχος του εγκεφάλου Project Blue, ένα εξαιρετικά φιλόδοξη πρωτοβουλία ξεκίνησε το 2005, ωθούμενη από την IBM και ένα ελβετικό πανεπιστήμιο (Ομοσπονδιακή Πολυτεχνική Σχολή της Λωζάννης, ή EPFL).

Τι έχει γίνει μέχρι στιγμής στην IBM

Για περισσότερα από δέκα χρόνια, το Blue Brain Project Έχει δημιουργήσει ένα μοντέλο υπολογιστή που περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη λειτουργία ενός μικρού μέρους του εγκεφάλου ενός αρουραίου. Αυτή η ψηφιακή ανακατασκευή, η οποία σήμερα αντιστοιχεί σε λίγο περισσότερο από το ένα τρίτο ενός κυβικού χιλιοστού ιστού, στοχεύει να αναπαράγει πιστά τον τρόπο με τον οποίο τα νευρικά κύτταρα συνδέονται και ενεργοποιούνται ο ένας τον άλλον, το γεγονός ότι αυτά τα πρότυπα ενεργοποίησης αναγκάζουν τον εγκέφαλο να αλλάξει σωματικά με την πάροδο του χρόνου εξαιτίας της πλαστικότητας του εγκεφάλου.

Εκτός από την κάλυψη πολλών άλλων περιοχών του εγκεφάλου, το Blue Brain Project πρέπει να κάνει το ποιοτικό άλμα που περιλαμβάνει τη μετάβαση από την ψηφιακή ανασυγκρότηση του εγκεφάλου ενός αρουραίου για να κάνει το ίδιο με τον ανθρώπινο εγκέφαλο, πολύ μεγαλύτερο και πιο περίπλοκο.

Τι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί αυτός ο ψηφιακός εγκέφαλος;?

Ο στόχος του έργου Blue Brain είναι τελικά, δημιουργήστε ένα μοντέλο υπολογιστή με το οποίο μπορείτε να προβλέψετε σε κάποιο βαθμό τον τρόπο με τον οποίο μια περιοχή του νευρωνικού ιστού θα ενεργοποιηθεί εάν διεγερθεί με κάποιο τρόπο. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να δημιουργηθεί ένα εργαλείο για να δοκιμάσετε υποθέσεις και να προσπαθήσετε να επαναλάβετε πολλές φορές όλα τα είδη πειραμάτων που γίνονται με πραγματικούς εγκεφάλους για να δείτε αν τα αποτελέσματα ήταν σταθερά και όχι το αποτέλεσμα της τύχης.

Το δυναμικό του έργου αυτού θα μπορούσε να είναι τεράστιο, σύμφωνα με τους υποστηρικτές της, δεδομένου ότι η ύπαρξη μιας ψηφιακής ανακατασκευής της μεγάλες εκτάσεις των νευρώνων θα πάρετε μια «εικονική δοκιμή» για να πειραματιστείτε με όλα τα είδη των καταστάσεων και διαφορετικές μεταβλητές που επηρεάζουν τον τρόπο στην οποία ενεργοποιούνται τα νευρικά κύτταρα ενός ανθρώπινου εγκεφάλου.

Με αυτό το μοντέλο θα μπορούσε, για παράδειγμα, μελετούν πώς όλα τα είδη των γνωστικών διεργασιών, όπως ο τρόπος μας για να προκαλέσει τις μνήμες ή να φαντάζεται σχέδια δράσης, την εργασία και θα μπορούσε επίσης να πάρετε για να προβλέψει τι είδους συμπτώματα θα προκαλέσει τραυματισμό σε ορισμένες περιοχές της εγκεφαλικό φλοιό Αλλά, επιπλέον, θα μπορούσε να χρησιμεύσει στην επίλυση ενός από τα μεγάλα μυστήρια του ανθρώπινου εγκεφάλου: πώς δημιουργείται η συνείδηση, η υποκειμενική εμπειρία αυτού που ζούμε.

Μελετώντας τη συνείδηση

Η ιδέα ότι η συνείδηση ​​προκύπτει από το συντονισμένο έργο των μεγάλων δικτύων των νευρώνων που διανέμονται σε όλο τον εγκέφαλο, αντί να στηρίζεται σε ένα καλά καθορισμένο και κρύβεται κάπου στο κεντρικό νευρικό σύστημα, βρίσκεται σε πολύ καλή δομή υγείας. Αυτό κάνει πολλούς νευροεπιστήμονες να το πιστεύουν για να καταλάβουμε τι είναι η φύση της συνείδησης, το σημαντικό είναι να εξετάσουμε τα πρότυπα συγχρονισμένης ενεργοποίησης πολλών χιλιάδων νευρώνων ταυτόχρονα, και όχι τόσο πολύ που μελετά ξεχωριστά τις ανατομικές δομές του εγκεφάλου.

Το έργο μπλε εγκεφάλου θα μας επιτρέψει να παρατηρούμε και να παρεμβαίνουμε σε πραγματικό χρόνο σχετικά με τα πρότυπα ενεργοποίησης πολλών νευρωνικών δικτύων, η οποία μπορεί να γίνει μόνο σε πολύ περιορισμένες με το μυαλό πραγματικά έτσι, και να δούμε, για παράδειγμα, τι αλλαγές συμβαίνουν όταν κάποιος πηγαίνει από το να είναι σε εγρήγορση για να κοιμάται χωρίς όνειρα, και τι συμβαίνει όταν επιστρέφει συνείδηση ​​με τη μορφή των ονείρων για Φάση REM.

Τα μειονεκτήματα του έργου Blue Brain

Υπολογίζεται ότι ένας ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περίπου εκατό δισεκατομμύρια νευρώνες. Σε αυτό πρέπει να προσθέσουμε ότι το νευρικό σύστημα εξηγείται από τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν οι νευρώνες σε ποσότητα, η οποία μπορεί να ποικίλει σημαντικά, χωρίς να επηρεάζουν τη συνολική λειτουργία του εγκεφάλου, και ως εκ τούτου, αυτό που έχει σημασία είναι οι χιλιάδες συναπτικές συνδέσεις που κάθε νευρώνας μπορεί να δημιουργήσει με τον άλλο. Σε κάθε συναπτική σύνδεση μεταξύ δύο νευρώνων, επιπλέον, υπάρχουν εκατομμύρια νευροδιαβιβαστές που απελευθερώνονται συνεχώς. Αυτό σημαίνει ότι η πιστή αναδημιουργία ενός ανθρώπινου εγκεφάλου είναι ένα αδύνατο καθήκον, ανεξάρτητα από τον αριθμό των ετών που αφιερώνεται σε αυτήν την εταιρεία.

Οι δημιουργοί του έργου Blue Brain πρέπει να αντισταθμίσουν αυτές τις αδυναμίες απλοποιώντας τη λειτουργία του ψηφιακού τους εγκεφάλου. Αυτό που κάνουν, βασικά, είναι να μελετήσει τη λειτουργία του ένα μικρό μέρος του εγκεφάλου αρκετών αρουραίων (οι πληροφορίες που συλλέγονται για είκοσι χρόνια) και «συμπυκνώνονται» αυτές τις πληροφορίες για να αναπτύξει έναν αλγόριθμο έκανε να προβλέψει τα μοτίβα ενεργοποίησης αυτών των νευρικών κυττάρων. Μόλις έγινε αυτό με μια ομάδα 1.000 νευρώνων, οι ερευνητές επαναχρησιμοποίησαν αυτόν τον αλγόριθμο για να αναδημιουργήσουν 31.000 νευρώνες ενεργοποιώντας με τον ίδιο τρόπο.

Το γεγονός ότι έχει απλοποιηθεί στην κατασκευή αυτού του προσωρινού μοντέλου και ότι είναι να κάνει το ίδιο με τον ανθρώπινο εγκέφαλο που θέλει να αναδημιουργήσει έχει κάνει πολλές φωνές τεθεί κατά του σχεδίου αυτού τόσο ακριβό και αργή ανάπτυξη. Μερικοί νευροεπιστήμονες πιστεύουν ότι η ιδέα της δημιουργίας ψηφιακού εγκεφάλου είναι παράλογη, καθώς το νευρικό σύστημα δεν λειτουργεί με δυαδική γλώσσα ή με προκαθορισμένη γλώσσα προγραμματισμού. Άλλοι λένε απλά ότι το κόστος είναι υπερβολικά υψηλό για την απόδοση που μπορεί να αντληθεί από το έργο. Ο χρόνος θα δείξει εάν η πρωτοβουλία του Blue Brain Project δίνει τους καρπούς που αναμένονταν από αυτό.