نسخه دیجیتالی مغز ساخته شد

این طرح جهانی موسوم به پروژه مغز آبی که برای 10 سال است که ادامه دارد، نخستین پیش‌نویس از این بازسازی را که شامل بیش از 31 هزار نورون، 55 لایه سلول و 207 زیرگروه نورون است، ارائه کرده است.

دانشمندان در تلاش هستند تا همه انواع مختلف نورون‌ها را در مغز توصیف کرده، ویژگی‌های شلیک الکتریکی آن‌ها را اندازه‌گیری کرده و مدارهایی را که آن‌ها را به یکدیگر متصل می‌کنند، نقشه‌برداری کنند.

این تلاش‌های فراگیر به محققان بینشی عمیق در مورد مواد سازنده و منطق سیم‌کشی مغر ارائه کرده‌اند. اما دستیابی به یک تصویر کامل و وضوح بالا از همه ویژگی‌ها و فعایلت‌های نورون های درون یک بخش مغز و رفتارهای این نورون‌ها در سطح مداری، چالش بزرگی بوده است.

هنری مارکرام و همکارانش یک رویکرد مهندسی را برای این امر انتخاب کرده و برشی از نئوقشر مغز را که از خصوصیات گسترده‌ای برخوردار است، بطور دیجیتالی بازسازی کردند.

آن‌ها یک برش از مغز مجازی را که نشانگر انواع مختلف نورون‌ها در این ناحیه و ویژگی‌های کلیدی کنترل‌کننده شلیک الکتریکی آن‌هاست، طراحی کرده‌اند و اتصالات این سلول‌ها از جمله نزدیک به 40 میلیون سیناپس و 2000 اتصال بین هر نوع سلول مغزی را مدلسازی کردند.

مارکرام اظهار کرد: این بازسازی نیازمند آزمایشات و تجربیات بیشماری بود. این دستاورد راه را برای پیش‌بینی موقعیت، تعداد و حتی میزان جریانات یون‌ها را که از میان همه 40 میلیون سیناپس در حال عبور هستند، هموار می‌کند.

پس از تکمیل بازسازی این ناحیه مغزی، محققان از ابررایانه‌های قدرتمند برای شبیه‌سازی رفتار نورون‌ها در شرایط مختلف استفاده کردند.

شایان ذکر است، محققان دریافتند که با تنظیم تنها یک پارامتر – سطح یون‌های کلیسم- می‌توانند الگوهای گسترده‌تری از فعالیت سطح مداری را تولید کنند که بر اساس ویژگی‌های هر نورون قابل پیش‌بینی نیستند. برای مثال، امواج کند همزمان فعالیت عصبی که در زمان خواب در مغز قابل مشاهده هستند، در شبیه‌سازی‌های دانشمندان، فعال شدند که نشان می‌دهد مدارهای عصبی ممکن است بتوانند به حالت‌های مختلف تغییر کنند و رفتارهای مهم را باعث شوند.

این یافته‌ها در مجله Cell منتشر شده است.