Blue Brain Project: Ανακατασκευή 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 ψηφιακή αναπαραγωγή του ανθρώπινου εγκλεισμού 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.
Αυτός είναι ακριβώς ο στόχος του Blue Brain Project, μιας απίστευτα φιλόδοξης πρωτοβουλίας που ξεκίνησε το 2005, προωθούμενη από την IBM και ένα ελβετικό πανεπιστήμιο (École Polytechnique Fédérale de Lausanne 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 αναπαραγάγει πιστά τον τρόπο με τον οποίο τα νευρικά κύτταρα συνδέονται και ενεργοποιούν ο ένας τον άλλον, το γεγονός ότι αυτά τα πρότυπα ενεργοποίησης αναγκάζουν τον εγκέφαλο να αλλάξει σωματικά με την πάροδο του χρόνου λόγω της πλαστικότητας του εγκεφάλου.
Εκτός από την κάλυψη πολλών άλλων περιοχών του εγκεφάλου, το Blue Brain Project πρέπει να πάρει το ποιοτικό άλμα που περιλαμβάνει τη μετάβαση από την ψηφιακή ανακατασκευή 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, εν συντομία, 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 τον διεγείρει με κάποιο τρόπο . Δηλαδή, αυτό που επιδιώκεται είναι να δημιουργηθεί ένα εργαλείο που επιτρέπει να δοκιμάσει την υπόθεση και να προσπαθήσει να επαναλάβει πολλές φορές όλα τα είδη πειραμάτων που πραγματοποιούνται με πραγματικούς εγκεφάλους για να δούμε αν τα αποτελέσματα που ελήφθησαν είναι σταθερά και όχι το αποτέλεσμα της τύχης.
Το δυναμικό αυτού του έργου θα μπορούσε να είναι τεράστιο, σύμφωνα με τους υποστηρικτές του, δεδομένου ότι η ύπαρξη ψηφιακής ανασυγκρότησης μεγάλων επεκτάσεων νευρώνων θα επέτρεπε την απόκτηση ενός «ανδρεικέλου δοκιμής» στο οποίο θα πειραματίστηκαν με κάθε είδους καταστάσεις και διαφορετικές μεταβλητές που θα επηρέαζαν τον τρόπο στην οποία ενεργοποιούνται τα νευρικά κύτταρα ενός ανθρώπινου εγκεφάλου.
Με αυτό το μοντέλο θα μπορούσαμε, για παράδειγμα, να μελετήσουμε πώς λειτουργούν όλα τα είδη γνωστικών διεργασιών, όπως ο τρόπος ανάδειξης αναμνήσεων ή φαντασίας σχεδίων δράσης, και θα μπορούσαμε επίσης να προβλέψουμε ποιο είδος συμπτωμάτων θα προκαλούσε τραυματισμό σε ορισμένες περιοχές της εγκεφαλικό φλοιό Αλλά, επιπλέον, θα μπορούσε να χρησιμεύσει στην επίλυση ενός από τα σπουδαία 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 μεγάλων δικτύων νευρώνων που διανέμονται σε ολόκληρο τον εγκέφαλο, αντί να εξαρτάται από μια σαφώς καθορισμένη δομή και κρυμμένη από κάποιο μέρος του κεντρικού νευρικού συστήματος, είναι σε πολύ καλή κατάσταση. 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 με πολύ περιορισμένο τρόπο με πραγματικούς εγκεφάλους και να δούμε, για παράδειγμα, ποιες αλλαγές συμβαίνουν όταν κάποιος πηγαίνει από την αφύπνιση στον ύπνο χωρίς να ονειρεύεται και τι συμβαίνει όταν η συνείδηση επιστρέφει με τη μορφή ονείρων κατά τη φάση REM.
Τα μειονεκτήματα του έργου Blue Brain
Εκτιμάται ότι ένας ανθρώπινος εγκέφαλος περιέχει περίπου εκατό δισεκατομμύρια νευρώνες. Σε αυτό πρέπει να προσθέσουμε ότι η λειτουργία του νευρικού συστήματος εξηγείται περισσότερο από το πώς οι νευρώνες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους παρά με την ποσότητα τους, η οποία μπορεί να ποικίλει πολύ χωρίς να επηρεάζεται η συνολική λειτουργία του εγκεφάλου και ως εκ τούτου οι σχετικές είναι οι χιλιάδες συναπτικών συνδέσεων που κάθε νευρώνας μπορεί να δημιουργήσει με τους άλλους. 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 αυτή την εταιρεία.
Οι δημιουργοί του προγράμματος Blue Brain πρέπει να αντισταθμίσουν αυτές τις αδυναμίες απλοποιώντας τη λειτουργία του ψηφιακού εγκεφάλου τους.Αυτό που κάνουν βασικά είναι να μελετήσουν τη λειτουργία ενός μικρού μέρους του εγκεφάλου πολλών αρουραίων (πληροφορίες που συλλέχθηκαν για είκοσι χρόνια) και να "συμπυκνώσουν" αυτή την πληροφορία για να αναπτύξουν έναν αλγόριθμο για να προβλέψουν τα πρότυπα ενεργοποίησης αυτών των νευρικών κυττάρων. Μόλις αυτό έγινε με μια ομάδα 1.000 νευρώνων, οι ερευνητές ξαναχρησιμοποίησαν αυτόν τον αλγόριθμο για να αναδημιουργήσουν 31.000 νευρώνες ενεργοποιώντας με τον ίδιο τρόπο.
Το γεγονός ότι έχει απλοποιηθεί τόσο πολύ στην κατασκευή αυτού του προσωρινού μοντέλου και ότι θα κάνει το ίδιο με τον ανθρώπινο εγκέφαλο που θέλει να αναδημιουργήσει έχει κάνει πολλές φωνές να έχουν αυξηθεί κατά αυτού του έργου τόσο δαπανηρή 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.
