Як побудувати людський мозок?

Відео: Це приховували багато років. Наш мозок мало чим відрізняється від мозку равлики. Таємниці мозку Всесвіту

Генрі Маркрам планує побудувати мозок людини "з нуля".

Нейробіолог з Швейцарського федерального Технологічного Інституту, він упевнений в тому, що єдиним способом повністю зрозуміти, як працює мозок у людей - і чому він часто не працює - є створення копії мозку, з подальшим проведенням експериментів на ньому.

Для того щоб зробити це, Маркрам розгорнув проект "мозок Людини". Зусилля цього проекту спрямовані на інтеграцію в одну суперкомп`ютерну модель віртуального мозку сотень тисяч частин загадки мозку, які були виявлені нейробиологами за останні кілька десятиліть - від структур іонних каналів, до механізмів свідомого прийняття рішень.

Якщо його план спрацює, тоді отримана модель буде здатна до навчання, і поступово розвине у себе складні пізнавальні здібності, як і живе людина. Більш того, програмна структура моделі, розроблена в рамках проекту, буде доступна для всіх нейробіологів світу, які зможуть робити з нею все, що захочуть, будь то експерименти з віртуальним рентгенівським випромінюванням, вплив на модель віртуальними еквівалентами нових експериментальних ліків, або порушення роботи моделі на різних рівнях для вивчення ефектів таких порушень.

Плани Маркрама досить суперечливі. Багато вчених думають, що це просто не буде працювати, в той час як інші вважають, що віртуальний мозок буде таким же загадковим і важким в роботі, як і реальний мозок. Проте, проект "мозок Людини" був обраний на конкурс фіналістів нових ініціатив Європейського Союзу, і може отримати грант в 1 мільйон євро.

Якщо вони виграють грант, що реально будуть робити Маркрам і його група?

Як побудувати людський мозок?

"У нас вже є прототип системи, готовий до розширення, уточнення і поліпшення", - Говорить Маркрам. За його словами, процес може бути розбитий на сім основних кроків.

Механізм створення мозку

Спочатку, вчені мають визначити обсяг мозкової тканини, яку потрібно буде віртуально створити, потім вони повинні поширити на цей обсяг математичні моделі нейронів таким чином, щоб це відповідало експериментальними даними, отриманими з реальних мізків людей.

Потім вони з`єднають між собою моделі нейронів за допомогою віртуальних синапсів - носіїв, що передають сигнали. Що стосується швидкостей сигналів, то, незважаючи на те, що високопродуктивний суперкомп`ютер здатний виконувати 1 мільярд операцій у секунду, навіть він не зможе забезпечити здібностей людського мозку до паралельної обробці, так що модель завжди буде виконувати завдання, і породжувати думки в уповільненому (в порівнянні з нами) темпі.

Четвертим кроком стане власне запуск системи. Вчені забезпечать модель нейронів і синапсів, а також гліальних клітин (клітини мозку, що не належать до нейронам) і кров`яних потоків за допомогою комп`ютерного програмування роботи цих компонентів.

Для того щоб поведінка цих компонентів було максимально близько до поведінки їх аналогів в реальному мозку, "ми просіюємо всі відомі дані в літературі і базах даних ... організуємо результати, і аналізуємо їх, для визначення місця, і значущості в створенні моделі з постійно збільшується біологічної точністю", - Говорить Маркрам. Де функція певної частини мозку ще не відома, вчені групи працюватимуть разом з іншими нейробиологами для з`ясування призначення таких частин, або вставляти в програми позначки з тим, щоб згодом заповнити прогалини, коли зможуть.

Далі група проведе на моделі ряд експериментів, щоб перевірити відповідність клітин і синапсів, а також їх щільності експериментальними даними. "Моделі служать для того, щоб систематично інтегрувати біологічні дані, і, отже, вони зможуть збільшити біологічну точність з часом, у міру надходження в їх розпорядження все більшої кількості біологічних даних", - Говорить Маркрам.

Віртуальна реальність

До тих поки, поки модель мозок не буде здатною взаємодіяти із зовнішнім світом, вона буде являти собою всього лише віртуальний еквівалент органу, плаваючого в формальдегіді. Тому, каже Маркрам, шостим кроком проекту буде підключення мозку до віртуальної навколишньому середовищу, і виконання протоколів навчання, з тим, щоб модель мозку могла вчитися і, в процесі цього, розвивати складні пізнавальні здібності.

"Коли створюється модель на зразок цієї, все ще необхідно навчити її відчувати, діяти, і приймати рішення. Це повільний процес, і нам для цього потрібні дуже потужні суперкомп`ютери", - Говорить він.

Так як вчені будуть будувати відразу дорослий мозок, він не буде проходити процес зростання нейронів і синапсів, що має місце в дитинстві, але їм все ще доведеться вчити цей мозок всьому, що пов`язано з реальністю, щоб він міг породжувати осмислені думки. Мозок буде вчитися через взаємодію з "поведінкою віртуальних агентів в віртуальних світах", - Говорить Маркрам.

І нарешті, вчені розроблять і виконають ряд експериментів над мозком, сподіваючись вивчити всі - від нейронних основ поведінки людини, до впливу нових ліків на мозок, і причин будь-який з 550 захворювань, які надають вплив не мозок людини.