Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Blue Brain )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Проекта Blue Brain является швейцарским мозгом исследовательской инициативой , которая направлена на создание цифровой реконструкции мозга мыши по обратному инженерной схеме мозга млекопитающих. Проект был основан в мае 2005 года мозг и разум Институт в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) в Швейцарии. Его миссия - использовать детализированные с биологической точки зрения цифровые реконструкции и моделирование мозга млекопитающих для определения фундаментальных принципов структуры и функций мозга.

Проект возглавляет директор-основатель Генри Маркрам, который также запустил Европейский проект человеческого мозга, и его со-режиссерами являются Феликс Шюрманн, Адриана Сальваторе и Шон Хилл . Используя суперкомпьютер Blue Gene, работающий под управлением программного обеспечения NEURON Майкла Хайнса , моделирование включает в себя биологически реалистичную модель нейронов [1] [2] [3] и эмпирически реконструированную модель коннектома .

Есть ряд совместных проектов, в том числе Cajal Blue Brain , который координируется Мадридским центром суперкомпьютеров и визуализации (CeSViMa), а также другие, которыми управляют университеты и независимые лаборатории.

Цель [ править ]

Первоначальной целью проекта, который был завершен в декабре 2006 года [4] было создание имитирующей крысы неокортекса колонны , которая , по мнению некоторых исследователей, наималейшая функциональная единица неокортекса , [5] [6] , который считается ответственным за высшие функции, такие как сознательное мышление . У людей каждый столбец имеет длину около 2 мм (0,079 дюйма), диаметр 0,5 мм (0,020 дюйма) и содержит около 60 000 нейронов. Столбцы неокортекса крыс очень похожи по структуре, но содержат всего 10 000 нейронов и 10 8 синапсов.. Между 1995 и 2005 годами Маркрам нанес на карту типы нейронов и их связи в такой колонке.

Прогресс [ править ]

К 2005 году первая сотовая модель была завершена. К 2008 году была построена первая искусственная клеточная неокортикальная колонка из 10 000 клеток. К июлю 2011 года была построена клеточная мезоконтура из 100 неокортикальных колонок с миллионом клеток в общей сложности. Клеточный мозг крысы был запланирован [ нуждается в обновлении ] на 2014 год со 100 мезоциклами, в общей сложности сто миллионов клеток. Согласно прогнозам, к 2023 году можно будет создать клеточный мозг человека, эквивалентный 1000 головам крысы с общим количеством сотен миллиардов клеток. [7] [8]

В ноябре 2007 года [9] проект сообщил об окончании первой фазы, предоставив управляемый данными процесс создания, проверки и исследования неокортикальной колонки.

В 2015 году ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали количественную модель ранее неизвестной взаимосвязи между астроцитами глиальных клеток и нейронами. Эта модель описывает управление энергией мозга через функцию нейроглиальной сосудистой единицы (NGV). Дополнительный слой нейронно-глиальных клеток добавляется в модели Blue Brain Project для улучшения функциональности системы. [10]

В 2017 году проект Blue Brain Project обнаружил, что нейронные клики связаны друг с другом в одиннадцати измерениях. Директор проекта предположил, что трудность понимания мозга частично объясняется тем, что математика, обычно применяемая для изучения сетей, не может обнаружить такое количество измерений. Проект Blue Brain смог смоделировать эти сети, используя алгебраическую топологию . [11]

В 2018 году проект Blue Brain Project выпустил свой первый цифровой трехмерный атлас клеток мозга, который, согласно ScienceDaily , похож на «переход от нарисованных от руки карт к Google Earth», предоставляя информацию об основных типах, количестве и положении клеток в 737 регионах мира. мозг. [12]

В 2019 году Идан Сегев, один из компьютерных нейробиологов, работающих над проектом Blue Brain, выступил с докладом под названием «Мозг в компьютере: чему я научился, моделируя мозг». В своем выступлении он упомянул, что вся кора головного мозга мыши завершена и скоро начнутся виртуальные эксперименты по ЭЭГ. Он также упомянул, что модель стала слишком тяжелой для суперкомпьютеров, которые они использовали в то время, и что они, следовательно, изучали методы, в которых каждый нейрон мог бы быть представлен как нейронная сеть (подробности см. В ссылке). [13]

Программное обеспечение [ править ]

Проект Blue Brain Project разработал ряд программ для реконструкции и моделирования мозга мыши.

BluePyOpt [ править ]

BluePyOpt [14] - это инструмент, который используется для построения электрических моделей отдельных нейронов. Для этого он использует эволюционные алгоритмы для ограничения параметров экспериментальных электрофизиологических данных. Попытки реконструировать одиночные нейроны , использующие BluePyOpt сообщается с Розанной Мильоре , [15] и Стефано Masori . [16] Это программное обеспечение с открытым исходным кодом, доступное для всех на GitHub . [17]

CoreNEURON [ править ]

CoreNEURON [18] - это дополнительный инструмент к NEURON , который позволяет проводить крупномасштабное моделирование за счет увеличения использования памяти и скорости вычислений. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом, доступное для всех на GitHub . [19]

NeuroMorphoVis [ править ]

NeuroMorphoVis [20] - инструмент визуализации морфологии нейронов. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом, доступное для всех на GitHub . [21]

СОНАТА [ править ]

SONATA [22] - это совместная работа Blue Brain Project и Института исследований мозга Аллена по разработке стандарта для формата данных, который реализует многоплатформенную рабочую среду с большей вычислительной памятью и эффективностью. Это программное обеспечение с открытым исходным кодом, доступное для всех на GitHub . [23] [24]

Финансирование [ править ]

Проект финансируется главным образом правительством Швейцарии и будущего и перспективных технологий гранта (FET) Flagship от Европейской комиссии , [25] и во вторую очередь за счет грантов и пожертвований частных лиц. EPFL купила компьютер Blue Gene по сниженной цене, потому что он все еще был прототипом, и IBM была заинтересована в изучении того, как приложения будут работать на этой машине. BBP рассматривался как подтверждение концепции суперкомпьютера Blue Gene . [26]

Связанные проекты [ править ]

Кахал Блю Мозг [ править ]

Cajal Blue Brain использовали Magerit суперкомпьютер ( CeSViMa )

Проект Cajal Blue Brain Project координируется Мадридским техническим университетом и использует возможности Мадридского центра суперкомпьютеров и визуализации и его суперкомпьютера Magerit . [27] Cajal Институт также участвует в этом сотрудничестве. Основные направления исследований, проводимых в настоящее время в Cajal Blue Brain, включают неврологические эксперименты и компьютерное моделирование. Нанотехнологии в виде недавно разработанного микроскопа для мозга играют важную роль в ее исследовательских планах. [28]

Документальный [ править ]

Документальный фильм из 10 частей снимает Ноа Хаттон ; каждый выпуск будет посвящен работе над проектом в EPFL в течение года. Съемки фильма начались в 2009 году, а в 2020 году планируется выпустить документальный фильм. Упоминаются и другие подобные исследовательские проекты. [29]

См. Также [ править ]

  • Искусственный мозг
  • Искусственный интеллект
  • Искусственная нейронная сеть
  • Инициатива BRAIN
  • CoDi
  • Когнитивная архитектура
  • Наука о мышлении
  • Вычислительная нейробиология
  • Google Brain
  • Проект человеческого мозга
  • Нейронная сеть
  • Нейроинформатика
  • Ноогенезис
  • Схема картирования мозга
  • Очертание человеческого мозга
  • Проект Джошуа Блю
  • Аргумент моделирования
  • Смоделированная реальность
  • Социальная симуляция
  • Эмуляция всего мозга

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Graham-Rowe D (июнь 2005 г.). «Миссия по созданию искусственного мозга начинается» . NewScientist .
  2. ^ Палмер, Джейсон. Смоделированный мозг приблизился к мысли , BBC News.
  3. ^ Сегев И. "ASC 2012: Проф. Идан Сегев - Голубой мозг" . Еврейский университет Иерусалима . Проверено 31 мая 2013 года .
  4. ^ "Вехи проекта" . Голубой мозг . Проверено 11 августа 2008 .
  5. ^ Horton JC, Адамс DL (апрель 2005). «Кортикальный столбик: структура без функции» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 360 (1456): 837–62. DOI : 10.1098 / rstb.2005.1623 . PMC 1569491 . PMID 15937015 .  
  6. ^ Rakic P (август 2008). «Непонятные корковые столбики» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (34): 12099–100. Bibcode : 2008PNAS..10512099R . DOI : 10.1073 / pnas.0807271105 . PMC 2527871 . PMID 18715998 .  
  7. ^ "Генри Маркрам: Моделирование мозга; следующие решающие годы, видео [3/3] 07:00" . Проверено 29 августа 2011 .
  8. ^ «Генри Маркрам: моделирование мозга; следующие решающие годы - 07:00» . Проверено 29 августа 2011 .
  9. ^ "Новости и СМИ" . Голубой мозг . Архивировано из оригинала на 2008-09-19 . Проверено 11 августа 2008 .
  10. ^ Jolivet R, Coggan JS, Allaman I, Маджистретти PJ (февраль 2015). «Моделирование в нескольких временных масштабах зависимого от активности метаболического взаимодействия в ансамбле нейрон-глия-сосудистая сеть» . PLOS Вычислительная биология . 11 (2): e1004036. Bibcode : 2015PLSCB..11E4036J . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1004036 . PMC 4342167 . PMID 25719367 .  
  11. ^ «Команда Blue Brain обнаруживает многомерную Вселенную в мозговых сетях» . Новости науки Frontiers . 12 июня 2017 г.
  12. ^ "Blue Brain Project выпускает первый в мире цифровой трехмерный атлас клеток мозга" . ScienceDaily . 28 ноября 2018 . Проверено 18 апреля 2019 .
  13. ^ https://www.youtube.com/watch?v=sEiDxti0opE
  14. ^ Ван Гейт В., Геваерт М., Чиндеми Г., Рёссерт С., Куркол Д. Д., Мюллер Э. Б. и др. (2016). «BluePyOpt: Использование программного обеспечения с открытым исходным кодом и облачной инфраструктуры для оптимизации параметров модели в нейробиологии» . Границы нейроинформатики . 10 : 17. arXiv : 1603.00500 . DOI : 10.3389 / fninf.2016.00017 . PMC 4896051 . PMID 27375471 .  
  15. ^ Migliore R, Lupascu CA, Bologna LL, Romani A, Courcol JD, Antonel S и др. (Сентябрь 2018 г.). «Физиологическая изменчивость плотности каналов в пирамидных клетках и интернейронах гиппокампа CA1 исследована с использованием единого рабочего процесса моделирования на основе данных» . PLOS Вычислительная биология . 14 (9): e1006423. Bibcode : 2018PLSCB..14E6423M . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1006423 . PMC 6160220 . PMID 30222740 .  
  16. ^ Masoli S, Рица М.Ф., Sgritta М, Ван Гейт Вт, Шурманн Р, Д'Анжели Й (2017). "Оптимизация отдельных нейронов как основа для точного биофизического моделирования: случай гранулярных клеток мозжечка" . Границы клеточной неврологии . 11 : 71. DOI : 10,3389 / fncel.2017.00071 . PMC 5350144 . PMID 28360841 .  
  17. ^ BlueBrain / BluePyOpt , The Blue Brain Project, 2020-12-16 , получено 2020-12-16
  18. ^ Kumbhar Р, М Хайнс, Fouriaux Дж, Овчаренко А, Кинг Дж, Delalondre Ж, Шурманн F (2019). «CoreNEURON: оптимизированная вычислительная машина для симулятора NEURON» . Границы нейроинформатики . 13 : 63. arXiv : 1901.10975 . DOI : 10.3389 / fninf.2019.00063 . PMC 6763692 . PMID 31616273 .  
  19. ^ BlueBrain / CoreNeuron , The Blue Brain Project, 2020-12-15 , получено 2020-12-16
  20. ^ Абделла М, Эрнандо Дж, Eilemann S, S Lapere, Antille Н, Маркрэй Н, Шурманн F (июль 2018). «NeuroMorphoVis: совместная платформа для анализа и визуализации скелетов нейрональной морфологии, реконструированных из стеков микроскопии» . Биоинформатика . 34 (13): i574 – i582. DOI : 10.1093 / биоинформатики / bty231 . PMC 6022592 . PMID 29949998 .  
  21. ^ BlueBrain / NeuroMorphoVis , The Blue Brain Project, 2020-12-15 , получено 2020-12-16
  22. ^ Дай К., Эрнандо Дж., Билле Ю.Н., Грати С.Л., Планас Дж., Дэвисон А.П. и др. (Февраль 2020 г.). «Формат данных SONATA для эффективного описания крупномасштабных сетевых моделей» . PLOS Вычислительная биология . 16 (2): e1007696. Bibcode : 2020PLSCB..16E7696D . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1007696 . PMC 7058350 . PMID 32092054 .  
  23. ^ BlueBrain / соната , Мозг проекта Синий, 2018-04-28 , извлекаться 2020-12-24
  24. ^ AllenInstitute / соната , Институт Аллена, 2020-12-02 , извлечено 2020-12-24
  25. ↑ Abbott A (23 января 2013 г.). «Проекты моделирования мозга и графена побеждают в соревновании на миллиард евро». Природа . DOI : 10.1038 / nature.2013.12291 . S2CID 61977896 . 
  26. ^ «Blue Brain Project - IBM не отказалась от поддержки» . Генри Маркрэм, директор проекта , как цитирует IBM Швейцарии Technology Report на 19 января 2009 года . Проверено 14 апреля 2009 .
  27. ^ "Проект Синего мозга Кахала" . Архивировано из оригинала на 2011-03-19 . Проверено 7 января 2011 .
  28. ^ "Нанотехнологический микроскоп для исследований мозга" . Проверено 7 января 2011 .
  29. ^ "Информация о фильме Blue Brain" .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Маркрам Х (февраль 2006 г.). «Проект голубого мозга». Обзоры природы. Неврология . 7 (2): 153–60. DOI : 10.1038 / nrn1848 . PMID  16429124 . S2CID  15752137 .
  • Ray S (6 июня 2005 г.). «IBM стремится имитировать мозг» . Forbes .
  • Грэм-Роу Д. (6 июня 2005 г.). «Миссия по созданию искусственного мозга начинается» . Новый ученый . Архивировано из оригинального 20 октября 2008 года.
  • Сайт проекта Blue Brain , Лозанна.
  • FAQ по Blue Brain .
  • Документация NCS .
  • Документация NEURON .
  • Выращивание мозга в Швейцарии , Der Spiegel , 7 февраля 2007 г.
  • Out of the Blue - Можно ли с помощью суперкомпьютера построить биологически точный мозг, который думает, запоминает, принимает решения? , Seed Magazine , март 2008 г.
  • Реконструкция сердца интеллекта млекопитающих Лекция Генри Маркрама, 4 марта 2008 г.
  • Лекция Генри Маркрама, проект «Голубой мозг», « Нейроинформатика», 2008 г.
  • Проект «Голубой мозг» Интервью с Иданом Сегевым.
  • Смоделированный мозг приблизился к мысли BBC News 22 апреля 2009 г.
  • Разжигание синего мозга - «Мы на 10 лет от функционального искусственного человеческого мозга» Люк МакКинни, июль 2009 г.
  • Генри Анкара строит мозг на суперкомпьютере TED Conference. Июль 2009 г.
  • Индийский стартап, который поможет скопировать ваш мозг на компьютеры Silicon India. 1 февраля 2010 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Проект Голубой мозг
  • Портал Blue Brain - пространство знаний для нейробиологии
  • Из синего , SEEDMAGAZINE.Com