Blue Brain Project: das Gehirn neu aufbauen, um es besser zu verstehen

Das menschliche Gehirn wurde als das komplexeste System beschrieben, das existiert, aber Neurowissenschaftler und Ingenieure werden nicht davon abgehalten, davon zu träumen, ihre Funktionsweise vollständig zu verstehen. In der Tat einige von ihnen wurden vorgeschlagen, um eine digitale Reproduktion des menschlichen Enzephalons zu erstellen mit ihm Untersuchungen durchführen zu können, die aus der Beobachtung und dem Experimentieren mit einem echten Nervensystem in Betrieb nicht durchzuführen wären.

Dies ist genau das Ziel des Blue Brain Project, einer unglaublich ehrgeizigen Initiative, die 2005 gestartet wurde und von IBM und einer Schweizer Universität (École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)) gefördert wurde.

Was bisher bei IBM gemacht wurde

Seit mehr als zehn Jahren Blaues Gehirn-Projekt Er hat ein Computermodell entwickelt, das Informationen über die Struktur und Funktionsweise eines kleinen Teils des Gehirns einer Ratte enthält. Diese digitale Rekonstruktion, die heute etwas mehr als einem Drittel eines Kubikmillimeter Gewebes entspricht, zielt darauf ab, die Art und Weise, in der sich Nervenzellen verbinden und aktivieren, zu reproduzieren die Tatsache, dass diese Aktivierungsmuster das Gehirn aufgrund der Plastizität des Gehirns im Laufe der Zeit physisch verändern.

Neben vielen anderen Bereichen des Gehirns deckt das Blue Brain Project muss den qualitativen Sprung machen, der von der digitalen Rekonstruktion des Gehirns einer Ratte geht, um das gleiche mit dem menschlichen Gehirn zu erreichen viel größer und komplexer.

Wofür könnte dieses digitale Gehirn verwendet werden?

Das Ziel des Blue Brain Project ist, kurz gesagt, Erstellen Sie ein Computermodell, mit dem Sie bis zu einem gewissen Grad vorhersagen können, auf welche Weise ein Bereich des neuronalen Gewebes aktiviert wird, wenn es auf bestimmte Weise stimuliert wird . Das heißt, es soll ein Werkzeug geschaffen werden, mit dem Hypothesen getestet und versucht werden können, alle Arten von Experimenten, die mit echten Gehirnen durchgeführt wurden, mehrmals zu wiederholen, um zu sehen, ob die erzielten Ergebnisse solide sind und kein Zufall.

Das Potenzial dieses Projekts könnte laut seinen Projektträgern enorm sein, da durch die digitale Rekonstruktion großer Erweiterungen von Neuronen ein "Test-Manikin" geschaffen werden könnte, in dem mit allen möglichen Situationen und verschiedenen Variablen experimentiert werden kann in denen die Nervenzellen eines menschlichen Gehirns aktiviert werden.

Mit diesem Modell könnten wir beispielsweise untersuchen, wie alle Arten von kognitiven Prozessen funktionieren, z. B. unsere Art, Erinnerungen zu wecken oder Aktionspläne zu entwickeln, und wir könnten auch vorhersagen, welche Art von Symptomen in bestimmten Bereichen des Systems zu Verletzungen führen könnte Großhirnrinde Aber es könnte auch dazu dienen, eines der großen Geheimnisse des menschlichen Gehirns zu lösen: Wie entsteht Bewusstsein, die subjektive Erfahrung dessen, was wir leben.

Bewusstsein studieren

Die Vorstellung, dass Bewusstsein aus der koordinierten Arbeit großer Netzwerke von Neuronen entsteht, die im Gehirn verteilt sind, anstatt sich auf eine genau definierte Struktur zu verlassen und von einem Teil des Zentralnervensystems verborgen zu werden, ist in einem sehr guten Zustand. Das lässt viele Neurowissenschaftler glauben Um zu verstehen, was das Wesen des Bewusstseins ist, ist es wichtig, die Muster der synchronisierten Aktivierung von vielen tausend Neuronen gleichzeitig zu betrachten und nicht so sehr, anatomische Strukturen des Gehirns getrennt zu studieren.

Das Blue-Brain-Projekt würde uns erlauben, in Echtzeit die Aktivierungsmuster vieler neuronaler Netzwerke zu beobachten und zu intervenieren , was mit echten Gehirnen nur sehr eingeschränkt möglich ist, und sehen Sie zum Beispiel, welche Veränderungen eintreten, wenn jemand wach wird, ohne zu träumen, und was passiert, wenn das Bewusstsein in Form von Träumen zurückkehrt während der REM-Phase.

Die Nachteile des Blue-Brain-Projekts

Es wird geschätzt, dass ein menschliches Gehirn ungefähr einhundert Milliarden Neuronen enthält. Dazu muss hinzugefügt werden, dass die Funktionsweise des Nervensystems mehr dadurch erklärt wird, wie Neuronen miteinander interagieren als durch ihre Anzahl, die stark variieren kann, ohne die Gesamtfunktion des Gehirns zu beeinträchtigen, und daher sind die Tausenden von synaptischen Verbindungen relevant dass jedes Neuron sich mit den anderen etablieren kann. In jeder synaptischen Verbindung zwischen zwei Neuronen gibt es außerdem Millionen von Neurotransmittern, die kontinuierlich freigesetzt werden . Dies bedeutet, dass die getreue Wiederherstellung eines menschlichen Gehirns eine unmögliche Aufgabe ist, unabhängig von der Anzahl der Jahre, die diesem Unternehmen gewidmet sind.

Die Ersteller des Blue Brain Project müssen diese Mängel wettmachen, indem sie die Funktionsweise ihres digitalen Gehirns vereinfachen.Grundsätzlich untersuchen sie die Funktionsweise eines kleinen Teils des Gehirns mehrerer Ratten (über zwanzig Jahre gesammelte Informationen) und "verdichten" diese Informationen, um einen Algorithmus zu entwickeln, der die Aktivierungsmuster dieser Nervenzellen vorhersagt. Nachdem dies mit einer Gruppe von 1.000 Neuronen durchgeführt worden war, verwendeten die Forscher diesen Algorithmus erneut, um 31.000 Neuronen wiederherzustellen, die auf dieselbe Weise aktiviert wurden.

Die Tatsache, dass es bei der Konstruktion dieses provisorischen Modells so stark vereinfacht wurde und dass es mit dem menschlichen Gehirn, das sich neu erstellen will, dasselbe tun wird, hat dazu geführt, dass viele Stimmen gegen dieses Projekt so teuer und langsam geworden sind. Einige Neurowissenschaftler glauben, dass die Idee, ein Gehirn digital neu zu erstellen, absurd ist , da das Nervensystem nicht mit einer binären Sprache oder mit einer vordefinierten Programmiersprache arbeitet. Andere sagen einfach, die Kosten seien zu hoch für die Leistung, die in das Projekt gezogen werden kann. Die Zeit wird zeigen, ob die Initiative des Blue Brain Project die erwarteten Früchte bringt.

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