Проект Голубой мозг - Blue Brain Project

В Проект Голубой мозг - это швейцарская инициатива по исследованию мозга, цель которой - создать цифровую реконструкцию мозга грызунов, а в конечном итоге и человека с помощью разобрать механизм с целью понять, как это работает схемы мозга млекопитающих. Проект основан в мае 2005 г. Институт мозга и разума из École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) в Швейцарии. Его миссия - использовать биологически детализированные цифровые реконструкции и моделирование мозга млекопитающих для определения основных принципов структуры и функции мозга.

Проект возглавляет директор-учредитель Генри Маркрам —Который также запустил европейский Проект человеческого мозга - и руководит Феликс Шюрманн и Шон Хилл. Используя Синий ген суперкомпьютер работает Майкл Хайнс Программное обеспечение НЕЙРОН, моделирование включает в себя биологически реалистичную модель нейроны[1][2][3] и эмпирически реконструированная модель коннектом. Есть надежда, что это в конечном итоге прольет свет на природу сознание.[3]

Есть ряд подпроектов, в том числе Кахал синий мозг, который координируется Центр суперкомпьютеров и визуализации в Мадриде (CeSViMa) и другие, управляемые университетами и независимыми лабораториями.

Цель

Первоначальная цель проекта, который был завершен в декабре 2006 г.,[4] было создание имитации крысы неокортикальный столб, который некоторые исследователи считают наименьшей функциональной единицей неокортекс,[5][6] который считается ответственным за высшие функции, такие как сознательная мысль. У людей каждый столбец имеет длину около 2 мм (0,079 дюйма), диаметр 0,5 мм (0,020 дюйма) и содержит около 60 000 нейронов. Крыса колонки неокортекса очень похожи по структуре, но содержат всего 10 000 нейронов и 108 синапсы. Между 1995 и 2005 годами Маркрам нанес на карту типы нейронов и их связи в такой колонке.

Прогресс

К 2005 году первая сотовая модель была завершена. К 2008 г. был построен первый искусственный клеточный столб неокортекса из 10 000 клеток. К июлю 2011 г. мезоконтур было построено 100 колонок неокортекса с миллионом клеток. Был запланирован клеточный мозг крысы[нуждается в обновлении ] на 2014 год со 100 мезосхемами на 100 миллионов клеток. Согласно прогнозам, к 2023 году возможно создание клеточного мозга человека, эквивалентного 1000 головам крыс с общим количеством сотен миллиардов клеток.[7][8]

В 2005 году проект публиковал свои первые результаты в научной литературе и был нацелен на построение моделирования на молекулярный уровень,[1] что позволит изучить эффекты экспрессия гена. Он также был направлен на упрощение моделирования столбцов, чтобы позволить параллельное моделирование большого количества связанных столбцов с конечной целью моделирования всего неокортекса, который у человека состоит примерно из миллиона столбцов коры.[нужна цитата ]

В ноябре 2007 г.[9] Проект сообщил об окончании первой фазы, предоставив управляемый данными процесс создания, проверки и исследования неокортикальной колонки.

В 2015 году ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали количественную модель ранее неизвестной взаимосвязи между астроциты глиальных клеток и нейроны. Эта модель описывает управление энергией мозга через функцию нервно-глиальный сосудистый блок (NGV). Дополнительный слой нейрон-глиальные клетки добавляется в модели Blue Brain Project для улучшения функциональности системы.[10]

В 2017 году проект Blue Brain обнаружил, что нейронные клики связаны друг с другом в одиннадцати измерениях. Директор проекта предположил, что трудность понимания мозга частично объясняется тем, что математика, обычно применяемая для изучения сетей, не может обнаружить такое количество измерений. Проект Blue Brain смог смоделировать эти сети, используя алгебраическая топология.[11]

В 2018 году проект Blue Brain Project выпустил свой первый цифровой трехмерный атлас клеток мозга, который, согласно ScienceDaily, это похоже на «переход от нарисованных от руки карт к Google Планета Земля», предоставляющий информацию об основных типах, количестве и положении клеток в 737 областях мозга.[12]

В 2019 году Идан Сегев, один из компьютерных нейробиологов, работающих над проектом Blue Brain Project, выступил с докладом под названием «Мозг в компьютере: чему я научился, моделируя мозг». В своем выступлении он упомянул, что вся кора головного мозга мыши завершена и скоро начнутся виртуальные эксперименты по ЭЭГ. Он также упомянул, что модель стала слишком тяжелой для суперкомпьютеров, которые они использовали в то время, и что они, следовательно, изучали методы, в которых каждый нейрон мог бы быть представлен как нейронная сеть (подробности см. В ссылке).[13]

Финансирование

Проект финансируется главным образом Правительство Швейцарии и Будущее и новые технологии (FET) Флагманский грант от Европейская комиссия,[14] и во вторую очередь грантами и пожертвованиями частных лиц. EPFL купила компьютер Blue Gene по сниженной цене, потому что он все еще был прототипом, и IBM была заинтересована в изучении того, как приложения будут работать на этой машине. BBP рассматривалось как подтверждение Синий ген концепция суперкомпьютера.[15]

Связанные проекты

Кахал синий мозг

Cajal Blue Brain использовал Magerit суперкомпьютер (CeSViMa )

В Проект "Голубой мозг Кахала" координируется Мадридский технический университет и использует возможности Центр суперкомпьютеров и визуализации в Мадриде и его суперкомпьютер Magerit.[16] В Институт Кахала также участвует в этом сотрудничестве. Основные направления исследований, которые в настоящее время проводятся в Cajal Blue Brain, включают неврологические эксперименты и компьютерное моделирование. Нанотехнологии в виде недавно разработанного микроскопа для мозга играют важную роль в ее исследовательских планах.[17]

Документальный

Документальный фильм из 10 частей снимает Ной Хаттон; каждый выпуск будет посвящен работе над проектом в EPFL в течение года. Съемки начались в 2009 году, а выход документального фильма планируется в 2020 году. Упоминаются и другие подобные исследовательские проекты.[18]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Грэм-Роу, Дункан. «Миссия по созданию искусственного мозга начинается», Новый ученый, Июнь 2005 г.
  2. ^ Палмер, Джейсон. Смоделированный мозг ближе к мысли, Новости BBC.
  3. ^ а б Сегев, Идан. «ASC 2012: Проф. Идан Сегев - Голубой мозг». Еврейский университет Иерусалима. Получено 31 мая 2013.
  4. ^ "Основные этапы проекта". Синий мозг. Получено 2008-08-11.
  5. ^ Хортон, Джонатан С; Адамс, Дэниел Л. (29 апреля 2005 г.). «Кортикальный столбик: структура без функции». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 360 (1456): 837–862. Дои:10.1098 / rstb.2005.1623. ЧВК  1569491. PMID  15937015.
  6. ^ Ракич, П. (20 августа 2008 г.). «Запутанные корковые столбики». Труды Национальной академии наук. 105 (34): 12099–12100. Дои:10.1073 / pnas.0807271105.
  7. ^ "Генри Маркрам: моделирование мозга; следующие решающие годы, видео [3/3] 07:00". Получено 2011-08-29.
  8. ^ «Генри Маркрам: моделирование мозга; следующие решающие годы - 07:00». Получено 2011-08-29.
  9. ^ «Новости и СМИ». Синий мозг. Архивировано из оригинал на 2008-09-19. Получено 2008-08-11.
  10. ^ Жоливе, Рено; Когган, Джей С .; Алламан, Игорь; Magistretti, Pierre J .; Грэм, Лайл (26 февраля 2015 г.). "Моделирование в нескольких временных масштабах зависимого от активности метаболического взаимодействия в ансамбле нейрон-глия-сосудистая сеть". PLOS вычислительная биология. 11 (2): e1004036. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1004036.
  11. ^ «Команда Blue Brain обнаруживает многомерную вселенную в мозговых сетях». Frontiers Science News, 12 июня 2017 г.
  12. ^ «Blue Brain Project выпускает первый в мире цифровой трехмерный атлас клеток мозга». ScienceDaily. 28 ноября 2018 г.. Получено 18 апреля 2019.
  13. ^ https://www.youtube.com/watch?v=sEiDxti0opE
  14. ^ Эбботт, Элисон (23 января 2013 г.). «Проекты моделирования мозга и графена побеждают в соревновании на миллиард евро». Природа. Дои:10.1038 / природа.2013.12291.
  15. ^ «Проект Blue Brain - IBM не отозвала поддержку». Генри Маркрам, директор проекта, цитируется IBM Switzerland в Technology Report 19 января 2009 г.. Получено 2009-04-14.
  16. ^ "Проект" Голубой мозг Кахала ". Архивировано из оригинал на 2011-03-19. Получено 2011-01-07.
  17. ^ «Нанотехнологический микроскоп для исследования мозга». Получено 2011-01-07.
  18. ^ "Информация о фильме Blue Brain".

дальнейшее чтение

внешняя ссылка