Интернациональная несколько нейробиологов говорит, что сделала мелкий, но большой шаг к моделированию всего людской мозга в компьютере. Сейчас, исследователи представили одну из самых подробных цифровых реконструкций мозговой ткани, когда-либо выстроенной: моделирование 30 000 нейронов, связанных практически в 40 миллионах точек контакта, в части мозга крысы примерно одна треть кубического миллиметра в размере.Долгожданная бумага есть главным достигнутым результатом светло синий Мозгового Проекта, 10-летней программы, возглавленной Генри Маркрэмом, нейробиологом в швейцарском федеральном Технологическом университете (EPFL) в Лозанне, и финансируемый частично швейцарским правительством.
Маркрэм разглядывает его как диагностику замыслов относительно Проекта людской мозга (HBP), очень амбициозного проекта, что он инициировал, что пытается моделировать целый человеческий мозг в silico.Но другие ученые разглядывают бумагу на 36 страниц как подтверждение, что новая идея смоделировать мозг и все его компоненты дезинформирована и безлюдная трата денег. “Нет ничего в нем, которое поразительно, за исключением того, что это была громадная работа”, говорит Закари Мэйнен, нейробиолог в Центре Champalimaud Малоизвестного в Лиссабоне.Реакция на бумагу отражает спор, поделивший сообщество нейробиологии Европы, поскольку HBP был выбран Еврокомиссией как так называемый ведущий проект, имеющий право максимум на €1 миллиард в финансировании.
В прошедшем сезоне много ученых подписали открытое письмо, наполняющее это, HBP не хорошо руководили и через чур узко сосредоточился с научной точки зрения. Подписавшиеся угрожали бойкотировать проект, в случае если программа не была расширена и ее улучшенное управление. Два отдельных, свободных обзора по большей части дали согласие с критиками, приведшими к серии структурных реформ в HBP и уменьшенной роли для Markram.
Критики также указали, что светло синий Мозговой Проект, начавшийся в 2005, ни при каких обстоятельствах не приводил ни к каким значительным итогам. Маркрэм говорит, что чувствует себя доказанным сегодняшней публикацией. “Когда я начал в EPFL, это – то, что я давал слово поставить, и я поставил его”, говорит он.Модель результат кульминации и 82 международного сотрудничества учёных 20 лет компьютерной работы и экспериментальных. Они собираются моделировать часть сенсорной коры, где информация от задней конечности обрабатывается.
В первом шаге ученые должны были воссоздать анатомию этой области. Они совершили измерения тысяч нейронов в мозгах крысы от их размера и формы к электрическим сигналам, которые они произвели.
На базе тех данных и научной литературы, они придумали 55 отличительных типов нейронов. Управляемый измерениями плотности типа клетки, исследователи распределили тысячи виртуальных нейронов в моделируемой мозговой ткани.Их виртуальный мозг первоначально имел 200 миллионов синапсов — места, где нейроны соединяют и обменивают данные — что был намного больше, чем будет ожидаться в таковой маленькой части ткани; ученые применяли метод для ограничения числа более реалистическими 37 миллионами. На втором шаге любой нейрон был подобран к определенному примеру электрической деятельности и каждому синапсу, порученному либо активизировать соседний нейрон либо запретить его.
Моделирования, которыми руководят на модели, воспроизвели экспериментальные результаты, сделанных в животных и клетках, пишет бригада в Клетке сейчас.«Как Вы можете предположить, публикование этой работы было весьма жестко в климате чрезвычайного предубеждения на базе информации из вторых рук”, говорит Маркрэм. “Сейчас, по крайней мере все могут делать выводы науку конкретно для себя”. Мориц Хелмштедтер, директор в Макс. Планке Университете Мозгового Изучения во Франкфурте, Германия, соглашается, что отлично иметь эти — но бумага подтверждает его нехорошие подозрения. светло синий Мозговой Проект «был раздут весьма», говорит Хелмстэедтер. «Но что случилось, совершенно верно, чего мы опасались: нет никаких настоящих достигнутых результатов.
Соединение большого количества и партий данных не создает новую науку”.Другие ученые также хвалят проект за чистую массу данных, которые это генерировало при опросе его полноценности. “Это было страно огромным количеством работы, но он не преподает нам ничто нового тому, как интеллектуальные труды”, говорит Питер Лэзэм, нейробиолог в Университетском колледже Лондона.
Модель не учитывает довольно много изюминок мозговой ткани, таких как глиальные клетки и кровеносные сосуды, составляющие 90% клеток в мозгу, но в большинстве случаев не вовлекающиеся в передачу сигналов. Исходя из этого это – лишь первый эскиз, Маркрэм подчеркивает: “Мы будем включать больше данных в будущее”. “Это будет похожим высказывание, ‘Я желаю пойти на луну, и я уже поместил лестницу против этого дерева’”, Helmstaedter возражает.Вторая проблема заключается в том, что модель не была развита с ясным вопросом в памяти, обсуждает Криса Элиэсмита, теоретического нейробиолога в университете Ватерлоо в Канаде. Исследователи были успешны в репликации определенных поведений, говорит он. “Но Вы можете взять все те результаты с методом менее сложная модель”.
Элиэсмит издал модель, включающую 2,5 миллиона нейронов примерно с миллиардом связей, не обращая внимания на то, что в намного более низкой резолюции, чем светло синий Мозговая модель.Но, модель возможно нужной в опробовании догадок, Лэтем заявляет, к примеру о том, как совершенно верно информация передается в дендритах, подобные щупальцу структуры, приводящие к главной части нейрона. Еще громадная модель может также быть более нужной, Лэтем признает: “Я пологаю, что Проект Людской мозга есть безлюдной тратой денег, но после того, чтобы просматривать эту газету я больше поддерживаю него”, говорит он. “Эта бумага может практически сохранить Проект Людской мозга”.светло синий Мозговая бригада сделала их модель дешёвой онлайн; любой может изучить его на их настольном компьютере, но руководить моделированием Вам нужна энергия суперкомпьютера, говорит Маркрэм.
Он говорит, что модель уже была нужной для опробования догадок. К примеру, исследователи нашли, что сокращение суммы ионов Ca в модели стало причиной трансформации в примерах деятельности от синхронизированных взрывов увольнения в асинхронный пример. “В том месте существует переход. Это – увлекательное открытие”, говорит Маркрэм — и нейробиологи будут в состоянии раскрыть вторых, применяющих модель, спорит он.В конце вопрос пребывает в том, стоят ли эти большие проекты инвестиций, заявляет Лэтем. “Вы хотите потратить миллиард евро на это?
Это – вопрос”. Markram не имеет никаких сомнений, ответ – да.
Сто лет назад испанский биолог Сантьяго Рамон y Cajal сделал неоценимые вклады в нейробиологию методом равноправного информационного обмена в рисования и микроскоп клеток, которые он видел в мозговой ткани, говорит он. “Что Вы думаете, что Рамон y Cajal сделал бы сейчас? Он сделал бы то, что мы делаем”.