Sve je oživljeno zahvaljujući superračunaru, koji je jedan od najmoćnijih na svetu i sposoban je da izračuna kvadrilione operacija u sekundi. U modelu je simulirano blizu deset miliona neurona, koji su povezani sa oko 26 milijardi sinapsi, a sam mozak obuhvata 86 međusobno povezanih područja moždane kore.
U jednom od najimpresivnijih poduhvata u neuronauci, tim istraživača je, koristeći superračunar Fugaku, stvorio virtuelnu verziju moždane kore miša koja je neverovatno detaljna. Ova digitalna simulacija, za koju mnogi kažu da je najživlja do sada, omogućava naučnicima da prate neuronsku aktivnost u virtuelnom mozgu i živi organ. Kako je napravljen virtuelni mozak?
Osnovu čine ogromne biološke baze podataka koje je obezbedio Institut Alen. Reč je o jasnoj mapi tipova neurona, njihovih međusobnih veza i strukture. Zatim je sve to oživljeno zahvaljujući superračunaru, koji je jedan od najmoćnijih na svetu i sposoban je da izračuna kvadrilione operacija u sekundi. U modelu je simulirano blizu deset miliona neurona, koji su povezani sa oko 26 milijardi sinapsi, a sam virtuelni mozak obuhvata 86 međusobno povezanih područja moždane kore. Ono što je zaista impresivno jeste da se prati i kretanje jona kroz membrane neurona, varijacije električnog naboja unutar različitih delova jednog neurona i aktivnost sinapsi.
Istraživači koriste alate kao što su Brain Modeling ToolKit i Neulite da matematičke jednačine pretvore u virtuelne neurone koji komuniciraju jedni s drugima, baš kao pravi. Zašto je ovaj model veliki korak napred? Do sada su eksperimenti na živom tkivu ili životinjama bili duži, složeniji i ograničeni. Sa ovim virtuelnim mozgom naučnici mogu posmatrati kako prave bolesti, poput Alchajmerove ili epilepsije, nastaju i razvijaju se korak po korak u digitalnom okruženju.
Osim toga, mogu da prate kako talasi moždane aktivnosti doprinose percepciji, pažnji i drugim složenim procesima. Istraživači sada mogu da testiraju svoje hipoteze virtuelno, ne moraju uvek da rade eksperimente na živim mozgovima što je bezbednije i etički prihvatljivije. Anton Arkhipov iz Instituta Alen kaže da je ovaj uspeh ogroman tehnički napredak: „Ovo pokazuje da, kada imamo dovoljno računarske snage, možemo da pokrenemo prave simulacije mozga. To više nije samo teorija”.
Superračunar nije izabran slučajno. Razvile su ga japanske institucije RIKEN i Fujitsu. Njegova arhitektura omogućava da više od 400 kvadriliona operacija bude obrađeno u sekundi , a to je sasvim na nivou kako kaže Arkhipov „računara koji može da simulira male delove mozga u stvarnom vremenu”. Šta ovo znači i koji su sledeći koraci? Ova simulacija otvara potpuno novi prozor u to kako razmišljamo o mozgu. Umesto da se oslanjamo isključivo na žive uzorke, možemo da pokrenemo virtuelne eksperimente, da vidimo kako neuronska mreža reaguje na bolest, stimulaciju ili oštećenje i da testiramo potencijalne terapije bez rizika po živi organizam.
Međutim, istraživači i sami priznaju da ovo nije kraj. Model je zasnovan na mišijem mozgu jer, iako miš predstavlja važan model organizma za ljudski mozak, on nije njegova direktna kopija. Ipak, ovo je ogroman korak ka ambiciji da se jednog dana napravi simulacija celog mozga – možda i ljudskog, sa biofizičkim detaljima. Arkhipov i tim istraživača vide budućnost u kojoj je takav model realnost, a ne naučna fantastika.
Pored tehničke inovacije, ovaj projekat nosi duboku etičku vrednost. Budući da simulacije koje stvorimo mogu da predvide bolesti pre nego što se razviju, one mogu da pomognu da otkrijemo nove terapije ranije, brže i bez ugrožavanja živih subjekata. To bi moglo da transformiše način na koji istražujemo Alchajmerovu bolest, epilepsiju ili druge neurološke poremećaje. Sa druge strane, naučnici su jasni da simulacija, makar i detaljna, nije ista kao živi mozak. Postoje faktori koje je teško modelovati – individualne varijacije, dugoročne promene, uticaj okoline, interakcije van moždanih ćelija i još mnogo toga.
(Ilustracija Wikimedia Commons)
(RTS)
