Виртуальный мозг станет реальностью

Швейцарским учёным впервые удалось смоделировать работу целой системы мозга – новой коры, которая у человека составляет большую её часть.

Поведение виртуального органа ничем не отличается от того, что наблюдается в лаборатории. До создания полной модели мозга осталось лет десять, утверждают авторы исследования.

Амбициозный проект по созданию детальной компьютерной модели головного мозга переступил знаковую черту. Швейцарские учёные, работающие в сотрудничестве с исследовательским центром IBM, сумели показать, что их компьютерная симуляция неокортекса – одной из наиболее сложных частей головного мозга млекопитающих – ведет себя идентично своему биологическому прототипу.

Данная демонстрация позволяет учёным надеяться на развитие успеха и завершить моделирование всего мозга млекопитающих уже через 3 года, в то время как детальное построение модели мозга человека, по их оценкам, может быть завершено уже в следующем десятилетии.

По сути, учёные решают обратную инженерную задачу, имитируя поведение настоящего мозга с точностью до отдельного нейрона. Они надеются построить модель, которая сможет помочь ставить и проводить эксперименты, проверять гипотезы и анализировать последствия вмешательств, как оперативных, так и лекарственных, без необратимых последствий.

По словам Генри Маркрама, одного из директоров Института мозговой активности в Политехническом университете Лозанны, руководителя данных работ, объединенных названием The Blue Brain Project, модель неокортекса была закончена еще в прошлом году. Ученым понадобилось много времени для того, чтобы сравнить поведение модели с результатами биологических экспериментов. Удостоверившись в своей правоте на данном этапе, экспериментаторы готовы к продолжению работы и завершению модели всего мозга.

Первоначальной целью проекта было моделирование десяти тысяч нервных клеток и тридцати миллионов синоптических связей, составляющих в сумме неокортекс мозга крысы, сообщает Technology Review. Выбор неокортекса, основной части коры головного мозга у всех млекопитающих, в качестве отправной точки в построении модели был обусловлен комплексностью его структуры, состоящей из большого числа различных типов синапсов и ионных каналов.

Сама по себе модель базируется на пятнадцатилетнем опыте экспериментальной работы над морфологией нейронов, экспрессией генов, ионными каналами и электро-физиологических исследований поведения неокортекса крыс. Для того чтобы автоматически преобразовывать полученные данные в трехмерную физиологическую модель нейронов и их соединений, исследователям пришлось создать специальное программное обеспечение.

Как отмечает специалист по вычислительным методам в Массачусетском технологическом институте Томас Серре, факт завершения полной модели человеческого мозга вряд ли будет большим удивлением для общественности. Вопрос же, по его мнению, стоит перенести в другую плоскость – о применимости этой модели. Ведь для того чтобы строить какие либо суждения, необходимо в первую очередь точно знать, как та или иная функция мозга проявляет себя в его нейронной активности.

До сих пор в проекте Маркрама этого не сделано. Более того, современных знаний о мозге просто недостаточно для того, чтобы симулировать мозговую деятельность на молекулярном уровне. Удастся ли швейцарским ученым действительно создать виртуальный мозг, покажет время.