Dự án Blue Brain xây dựng lại bộ não để hiểu rõ hơn về nó

Bộ não con người đã được mô tả là hệ thống phức tạp nhất tồn tại, nhưng điều đó không ngăn cản các nhà khoa học thần kinh và kỹ sư mơ ước được hiểu đầy đủ về hoạt động của nó. Trong thực tế, một số trong số chúng đã được đề xuất để tạo ra một bản sao kỹ thuật số của bộ não con người để có thể thực hiện với anh ta những cuộc điều tra mà không thể thực hiện được từ việc quan sát và thử nghiệm với một hệ thống thần kinh thực sự đang hoạt động.

Đây chính xác là mục tiêu của Dự án Blue Brain, một sáng kiến ​​cực kỳ tham vọng được đưa ra vào năm 2005, được thúc đẩy bởi IBM và một trường đại học Thụy Sĩ (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, hoặc EPFL).

Những gì đã được thực hiện cho đến nay tại IBM

Trong hơn mười năm, Dự án Blue Brain Ông đã xây dựng một mô hình máy tính có chứa thông tin về cấu trúc và chức năng của một phần nhỏ trong não của một con chuột. Sự tái tạo kỹ thuật số này, ngày nay tương ứng với ít hơn một phần ba milimét mô, nhằm mục đích tái tạo một cách trung thực cách thức các tế bào thần kinh kết nối và kích hoạt lẫn nhau, và thậm chí cả cách thực tế là những mô hình kích hoạt này khiến não thay đổi về thể chất theo thời gian vì dẻo não.

Ngoài việc bao quát nhiều khu vực khác của não, Dự án Blue Brain phải thực hiện bước nhảy vọt về chất lượng liên quan đến việc đi từ tái cấu trúc kỹ thuật số bộ não của một con chuột để làm điều tương tự với bộ não con người, lớn hơn và phức tạp hơn.

Bộ não kỹ thuật số này có thể được sử dụng để làm gì??

Mục tiêu của Dự án Blue Brain là, cuối cùng, tạo ra một mô hình máy tính mà bạn có thể dự đoán ở một mức độ nào đó theo cách một khu vực của mô thần kinh sẽ được kích hoạt nếu nó được kích thích theo một cách nhất định. Đó là, những gì được dự định là tạo ra một công cụ để kiểm tra các giả thuyết và cố gắng lặp lại nhiều lần tất cả các loại thí nghiệm được thực hiện với bộ não thực để xem kết quả có vững chắc không và không phải là kết quả của sự tình cờ.

Theo các nhà quảng bá của nó, tiềm năng của dự án này có thể là rất lớn, vì sự tồn tại của việc tái cấu trúc kỹ thuật số các tế bào thần kinh lớn sẽ cho phép có được một "manikin thử nghiệm" để thử nghiệm tất cả các loại tình huống và các biến khác nhau có thể ảnh hưởng đến cách thức trong đó các tế bào thần kinh của não người được kích hoạt.

Ví dụ, với mô hình này, chúng ta có thể nghiên cứu cách thức tất cả các loại quá trình nhận thức hoạt động, chẳng hạn như cách gợi lên ký ức hoặc tưởng tượng các kế hoạch hành động, và chúng ta cũng có thể dự đoán loại triệu chứng nào sẽ gây ra chấn thương ở một số khu vực nhất định vỏ não Nhưng, ngoài ra, nó có thể phục vụ để giải quyết một trong những bí ẩn lớn của bộ não con người: làm thế nào ý thức nảy sinh, trải nghiệm chủ quan về những gì chúng ta sống.

Ý thức học tập

Ý tưởng rằng ý thức nảy sinh từ công việc phối hợp của các mạng lưới nơ-ron lớn phân bố khắp não, thay vì phụ thuộc vào cấu trúc được xác định rõ và được che giấu bởi một phần của hệ thống thần kinh trung ương, có sức khỏe rất tốt. Điều này khiến nhiều nhà thần kinh học tin rằng để hiểu bản chất của ý thức là gì, điều quan trọng là xem xét các mô hình kích hoạt đồng bộ của hàng ngàn tế bào thần kinh cùng một lúc, và không nghiên cứu nhiều về cấu trúc giải phẫu của não.

Dự án Blue Brain sẽ cho phép chúng ta quan sát và can thiệp trong thời gian thực về các kiểu kích hoạt của nhiều mạng thần kinh, một cái gì đó chỉ có thể được thực hiện một cách rất hạn chế với bộ não thực sự, và xem, ví dụ, những thay đổi xảy ra khi ai đó đi từ ngủ đến ngủ mà không mơ, và điều gì xảy ra khi ý thức trở lại dưới dạng giấc mơ trong Giai đoạn REM.

Những hạn chế của Dự án Blue Brain

Người ta ước tính rằng một bộ não của con người chứa khoảng một trăm tỷ tế bào thần kinh. Để làm được điều này, chúng ta phải nói thêm rằng hoạt động của hệ thần kinh được giải thích nhiều hơn bằng cách các nơ-ron tương tác với nhau so với số lượng của chúng, có thể thay đổi rất nhiều mà không ảnh hưởng đến hoạt động chung của não, và do đó có liên quan đến hàng ngàn kết nối synap mà mỗi tế bào thần kinh có thể thiết lập với nhau. Trong mỗi kết nối khớp thần kinh giữa hai tế bào thần kinh, ngoài ra, có hàng triệu chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng liên tục. Điều này có nghĩa là tái tạo một cách trung thực bộ não con người là một nhiệm vụ bất khả thi, bất kể số năm dành riêng cho công ty này là bao nhiêu.

Những người tạo ra Dự án Blue Brain phải bù đắp những thiếu sót này bằng cách đơn giản hóa chức năng của bộ não kỹ thuật số của họ. Về cơ bản, những gì họ làm là nghiên cứu chức năng của một phần nhỏ não của một số con chuột (thông tin được thu thập trong hai mươi năm) và "cô đọng" thông tin này để phát triển một thuật toán được thực hiện để dự đoán mô hình kích hoạt của các tế bào thần kinh này. Một khi điều này được thực hiện với một nhóm 1.000 nơ-ron, các nhà nghiên cứu đã sử dụng lại thuật toán này để tái tạo 31.000 nơ-ron kích hoạt theo cách tương tự.

Thực tế là nó đã được đơn giản hóa rất nhiều trong việc xây dựng mô hình tạm thời này và nó sẽ làm điều tương tự với bộ não con người muốn tái tạo đã khiến nhiều tiếng nói nổi lên chống lại dự án này rất tốn kém và phát triển chậm. Một số nhà thần kinh học tin rằng ý tưởng tái tạo bộ não kỹ thuật số là vô lý, vì hệ thống thần kinh không hoạt động với ngôn ngữ nhị phân hoặc với ngôn ngữ lập trình được xác định trước. Những người khác chỉ đơn giản nói rằng chi phí quá cao cho hiệu suất có thể được rút ra cho dự án. Thời gian sẽ trả lời nếu sáng kiến ​​của Dự án Blue Brain mang lại những thành quả được mong đợi từ nó.