|
Мозг в двоичном коде
|
|
|
|
Ученые не оставляют попыток разгадать загадку самого сложного органа – мозга. 26 ноября Политехнический университет Лозанны (EPFL) и компания IBM объявили об успешном завершении первого этапа проекта создания компьютерной модели мозга млекопитающих. Ученые уверены, что построение модели мозга человека – задача, реализуемая в ближайшем десятилетии.
|
|
|
|
Проект под названием Blue Brain Project, стартовавший в 2005 году, сравнивают по значимости с проектом по расшифровке генома человека. Ученые Института мозговой активности при EPFL задались целью создать полную виртуальную модель мозга млекопитающих, которая бы в точности отражала все физиологические процессы. Использоваться эта модель может для проведения экспериментов, анализа последствий оперативных вмешательств и действия медикаментов, исследования природы заболеваний мозга и нервной системы. Для проведения вычислительных процессов к сотрудничеству был приглашен Исследовательский центр IBM, который предоставляет мощности одного из суперкомпьютеров Blue Gene (5,7 терафлопс).
|
|
|
|
К построению модели ученых подтолкнуло наблюдение систематичности в работе головного мозга. В головной коре, из которой состоит 80% мозга, нейроны организованы в типичные структурные единицы, так называемые пирамиды (гигантские клетки). Каждая пирамида содержит примерно 10 тыс. нейронов, соединенных между собой дендритами и аксонами, образующими сложные, но закономерные связи. Исследования показали, что функционируют пирамиды по четким алгоритмам, которые можно выразить математически.
|
|
|
|
На первом этапе было решено воспроизвести работу единичной пирамиды. За основу взяли результаты экспериментов с мышами. Этих данных достаточно, чтобы решить поставленную задачу: разница между головным мозгом человека и мыши состоит главным образом в количестве пирамид. Строить модель пришлось в три шага – сначала смоделировать нейроны, учитывая их пространственные параметры и электрические свойства, затем построить связи между отдельными нейронами: число вариантов связей составляет триллионы. Последний шаг позволил воссоздать на клеточном уровне реально функционирующую пирамиду.
|
|
|
|
Помимо чисто статистических данных (сотни гигабайтов за секунду симуляции) удалось построить визуальную трехмерную модель. На экране монитора можно видеть, как электрический импульс проходит по нейронам пирамиды, которые в этот момент подкрашиваются цветом. Визуализация оказалась отдельной проблемой: чтобы точно передать вид всех нейронов, понадобилось высветить 1 млрд точек, каждая из которых требует 100 Гб управленческой информации.
|
|
|
|
«По окончании второго этапа работы в модель можно будет вводить информацию о генетических и молекулярных свойствах нейронов и связях между ними», – говорит ко-директор Института мозговой активности Генри Маркрам. Такая детальная симуляция позволит исследовать процессы, происходящие в мозге при нарушении генетической информации или воздействии лекарств на молекулярную среду.
|
|
|
|
Дмитрий Фиалковский
|
|
|
|
http://www.expert.ru/printissues/northwest/2007/46/news_mozg/ 10,12,2007
|
