477
2
Нейрологи создали компьютерную симуляцию участка крысиного мозга с помощью суперкомпьютера. Она представляет собой симуляцию 31 000 клетки головного мозга, которые связаны между собой 37 миллионами синапсов, и это самая сложная модель мозга в мире. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell. Модель можно исследовать самому онлайн. Это первый большой успех вызывающего немало споров проекта Blue Brain, запущенного еще в 2005 году, чья главная цель — создать компьютерную симуляцию человеческого мозга. Тем не менее, притязания исследователей не поддержали большинство ученых-нейрологов, и последние результаты их тоже не убеждают.
Проект Blue Brain, возглавляемый нейробиологом Генри Маркрэмом, надеется создать полную симуляцию человеческого мозга путем инкорпорирования информации о трехмерной форме нейрона, а также его биологических и электрических свойствах. На данный момент ученые создали электронную копию небольшого участка соматосенсорной коры крысиного мозга — той области, которая получает осязаемую информацию, когда усы крысы и другие части ее тела чего-то касаются.
Маркрэм полагает, что такая симуляция позволит лучше изучить то, как работает головной мозг, и позволит ставить эксперименты с помощью манипуляций нейронами в симуляции, а не в реальности.
Над кибермозгом участники проекта Blue Brain работали целое десятилетие. Лидер группы исследователей Генри Маркрэма говорит, что ученым пришлось шаг за шагом изучать то, какими свойствами обладают нейроны каждого типа, как каждый из них связан с соседними клетками и какими сигналами они обмениваются. Для этого разрабатывались специальные алгоритмы, имитирующие работу настоящих нервных клеток со всеми химическими процессами и реакциями внутри них. «Создание этого мозга открывает дорогу для предсказания того, где расположены все 40 миллионов синапсов, как они соединяются друг с другом и даже того, как много ионов они посылают друг другу», - заявил Генри Маркрэм.
Сейчас симуляции этого небольшого участка крысиного мозга требует от суперкомпьютера около миллиарда вычислений каждые 25 микросекунд, а симуляция человеческого мозга потребует в миллиард раз больше вычислений, чем сейчас, говорит сам Маркрэм журналу Nature. Несмотря на всю критику со стороны научного сообщества, Маркрэм по-прежнему намерен добиваться своей цели. «Это большой вызов для суперкомпьютеров, но мы работаем в тесном сотрудничестве с IBM, чтобы улучшить технологию».
Кроме определения системы сложных связей между нейронами, ученые сделали и несколько любопытных открытий. Оказалось, что колебания в концентрации конкретных веществ могут вызывать масштабные перестройки в работе мозга, которые невозможно предсказать по тому, как эти сигналы влияют на индивидуальные нервные клетки. В качестве примера Генри Маркрэм привел страх: адреналиновый взрыв способен вызвать как агрессию, так и желание спастись бегством.
Тем не менее, проект подвергается усиленной критике со стороны научного сообщества, и немало нейрологов скептически относится к возможностям данной симуляции. Они утверждают, что компьютерный мозг, созданный под руководством проекта, не предоставит никакой информации, которой не могли бы дать более абстрактные симуляции, требующие гораздо меньших вычислительных мощностей и ресурсов.
