Blue Brain Project återuppbygger hjärnan för att förstå det bättre

Den mänskliga hjärnan har beskrivits som det mest komplexa systemet som finns, men det hindrar inte neurovetenskapare och ingenjörer från att drömma om att de förstår sin verksamhet fullt ut. Faktum är faktiskt, några av dem har föreslagits för att skapa en digital reproduktion av den mänskliga encephalonen för att kunna utföra undersökningar som skulle vara omöjliga att genomföra från observation och experiment med ett verkligt nervsystem i drift.

Det här är exakt målet för Blue Brain Project, ett otroligt ambitiöst initiativ som lanserades 2005, drivet av IBM och ett schweiziskt universitet (École Polytechnique Fédérale de Lausanne eller EPFL).

Vad har hittills gjorts i IBM

I mer än tio år har Blue Brain Project Han har byggt en datormodell som innehåller information om strukturen och funktionen hos en liten del av hjärnan hos en råtta. Denna digitala rekonstruktion, som idag motsvarar lite mer än en tredjedel av en kubikmilimeter vävnad, syftar till att troget reproducera hur nervceller förbinder och aktiverar varandra, och till och med hur det faktum att dessa aktiveringsmönster gör att hjärnan förändras fysiskt över tiden på grund av hjärn plasticitet.

Förutom att täcka många andra delar av hjärnan, Blue Brain Project måste ta det kvalitativa språnget som innebär att man ska digitalt rekonstruera hjärnan hos en råtta för att göra detsamma med den mänskliga hjärnan, mycket större och mer komplex.

Vad kan den här digitala hjärnan användas för??

Målet med Blue Brain Project är i slutändan, skapa en datormodell, med vilken för att förutsäga i viss utsträckning det sätt på vilket ett område med nervvävnad aktiveras om den stimulerar visst sätt. Det vill säga är det som är tänkt att skapa ett verktyg som gör det möjligt att testa hypotesen och försöka att repetera flera gånger av alla typer av experiment utförda med riktiga hjärnor för att se om resultaten som erhölls är fasta och inte ett resultat av slumpen.

Potentialet för detta projekt kan vara enormt, enligt dess initiativtagare, eftersom förekomsten av en digital rekonstruktion av stora förlängningar av neuroner skulle möjliggöra att erhålla ett "testmagin" för att experimentera med alla slags situationer och olika variabler som skulle påverka vägen där nervcellarna i en mänsklig hjärna aktiveras.

Med denna modell kan vi till exempel studera hur alla typer av kognitiva processer fungerar, såsom vårt sätt att framkalla minnen eller föreställa handlingsplaner, och vi kan också förutsäga vilken typ av symtom som skulle leda till skada på vissa områden i cerebral cortex Men det kan dessutom tjäna till att lösa en av de stora mysterierna i den mänskliga hjärnan: hur medvetandet uppstår, den subjektiva erfarenheten av det vi lever.

Studera medvetandet

Tanken att medvetandet härrör från det samordnade arbetet med stora nätverk av neuroner fördelade över hela hjärnan, i stället för beroende på en väldefinierad struktur och gömd av någon del av centrala nervsystemet, är i mycket god hälsa. Detta gör att många neurovetenskapare tror det För att förstå vad medvetandet är, är det viktigt att titta på mönstren för synkroniserad aktivering av tusentals neuroner samtidigt, och inte så mycket att studera hjärnans anatomiska strukturer separat.

Blue Brain Project skulle tillåta oss att observera och intervenera i realtid om aktiveringsmönstren hos många neurala nätverk, något som bara kan göras på ett väldigt begränsat sätt med riktiga hjärnor och se till exempel vilka förändringar som sker när någon går från att vara vaken till att sova utan att drömma och vad som händer när medvetandet återvänder i form av drömmar under REM-fasen.

Nackdelarna med Blue Brain Project

Det uppskattas att en mänsklig hjärna innehåller cirka hundra miljarder neuroner. För detta måste vi tillägga att nervsystemet fungerar förklaras mer av hur neuroner interagerar med varandra än med deras kvantitet, vilket kan variera kraftigt utan att påverka hjärnans övergripande funktion och därför är de relevanta de tusentals synaptiska anslutningarna att varje neuron kan etablera sig med den andra. I varje synaptisk förbindelse mellan två neuroner finns dessutom miljontals neurotransmittorer som släpps kontinuerligt. Det innebär att troget återskapa en mänsklig hjärna är en omöjlig uppgift, oavsett antal år som är tillägnad detta företag.

Skaparna av Blue Brain Project måste kompensera för dessa brister genom att förenkla deras digitala hjärnans funktion. Vad de egentligen gör är att studera hur en liten del av hjärnan hos flera råttor fungerar (information samlad över tjugo år) och att "kondensera" denna information för att utveckla en algoritm för att förutse aktiveringsmönstren hos dessa nervceller. När detta gjordes med en grupp av 1000 neuroner, använde forskarna denna algoritm för att återskapa 31.000 neuroner som aktiverade på samma sätt.

Det faktum att det har förenklats så mycket i konstruktionen av denna provisoriska modell och att den kommer att göra detsamma med den mänskliga hjärnan som man vill återskapa har gjort många röster har stigit upp mot detta projekt så dyrt och av långsam utveckling. Vissa neuroscientists tror att tanken att återskapa en hjärna digitalt är absurt, eftersom nervsystemet inte fungerar med ett binärt språk eller med ett fördefinierat programmeringsspråk. Andra säger helt enkelt att kostnaderna är för höga för det resultat som kan dras till projektet. Tiden kommer att berätta om initiativet Blue Brain Project ger de frukter som förväntades av det.