Мозъчна симулация води до пробив в разбирането за съня, паметта и неврологичните заболявания

Знаете ли какво е Blue Brain Project? Това е начинание, подето от 82-ма учени от цял свят, за дигитално пресъздаване на човешкия мозък. Докато екипът все още е далеч от постигането на тази цел, той разкрива пробив, с който се предоставя възможност за вникване в съня, паметта и неврологичните заболявания.

Учените са създали симулация на една трета от един кубичен милиметър от мозъка на плъх. Макар че това не звучи като нещо голямо, то включва 30 000 неврона и 37 милиона синапси. В допълнение нивото на симулираната биологична точност е далеч извън всичко виждано досега. Това е позволило на учените да възпроизведат известни мозъчни дейности - като например как невроните реагират на допир. Получените открития за дейността на мозъка е невъзможно да се получат по биологичен път.

За да създадат симулацията, изследователите са правили хиляди експерименти върху мозъците на плъхове в продължение на 20 години. Това е довело до серия от основните правила, описващи как невроните се свързват със синапсите и формират микросхеми.

Използвайки данните, те разработват алгоритъм, с който да установят местата на синапсите, симулирайки схема на мозъка на плъх. Всички тези данни след това са преминали през суперкомпютър: "Това беше възможно само с този вид инфраструктура, с която бихме могли да решим милиардите уравнения", казва Феликс Шърман, специалист по софтуера.

Едно от най-големите открития е ролята на калция в мозъка. Ранните тестове показват "синхронна" невронна активност, която обикновено се открива в мозъците на спящи животни. "Когато ние (цифрово) намалихме нивата на калций, за да съответстват на тези, засечени в будни животни, веригата се прояви асинхронно, като невронни вериги на будни животни", казва водещият автор на изследването Ейлиф Мюлер.

Изследователите са стигнали до заключението, че химичните промени и други механизми могат да пренасочат мозъчните вериги от едно състояние в друго, което би могло да помогне на лекарите да лекуват пациенти с абнормална мозъчна дейност.

Изследването осигурява непосредствени данни за всички други учени, които изследват дейността на мозъка. Въпреки това екипът подчертава, че "реконструкцията е първият проект... и тя все още не е перфектното дигитално копие на биологичната тъкан". С други думи по-нататъшните изследвания ще донесат още повече открития в областта на мозъчната функция, неврологичните заболявания и, да, изкуствения интелект.

Прочетете още: NASA изучава как нулевата гравитация влияе на мозъка