Швейцарські нейрофізіологи з проекту Blue Brain вперше створили «чорнову» комп'ютерну модель мозку щура. Модель включає в себе 31 тисячу нейронів, що володіють сумарно 37 мільйонами синапсів. Авторам вдалося відтворити в комп'ютерному експерименті ряд експериментів (в живому) і (в пробірці), зокрема, показавши здатність елементів мозку реагувати на підвищення концентрації кальцію в середовищі. Робота опублікована в журналі, коротко про нього розповідає прес-реліз університету Лозанни.
Модель, розроблена авторами включає в себе 207 типів нервових клітин, розташованих у соматосенсорному кортексі щура. Ця частина мозку відповідає за сенсорику дотиків. Всього модель охоплює об'єм приблизно в 0,3 кубічних міліметрів мозку. Робота зі створення моделі зайняла більше 10 років, зокрема, багато часу пішло на аналіз і докладний опис всіх типів нервових клітин.
Для проведення експериментів над моделлю вчені використовували суперкомп'ютер Blue Brain IV, що входить в 100 найбільш продуктивних суперкомп'ютерів. За словами Фелікса Шурманна, який очолює частину команди, що відповідає за обчислення, для прорахунку кожного 25-мілісекундного кроку в роботі штучного мозку необхідно вирішувати мільярди рівнянь, що можливо тільки на супервиробничих системах.
Автори провели ряд експериментів над моделлю, зокрема, проаналізували вплив різних концентрацій кальцію на працездатність мозку. Виявилося, що при високих концентраціях кальцію, які спостерігаються, наприклад, у сплячих тварин, спалахи активності нейронів синхронізовані. При зниженні концентрації до дослідники, які прокинулися у тварин, спостерігали розсинхронізацію активності, що співвідноситься з експериментальними даними.
Відео не програється, бур'ян
Нейрофізіологи з'ясували, що існує велика кількість клітинних і синаптичних механізмів, які здатні зміщувати мозкову активність від одних завдань і областей до інших. За словами вчених, дослідження цих механізмів допоможе краще зрозуміти як відбувається зміна активності мозку в ситуаціях «боротися або бігти».
На питання про те, чому дослідники вибрали такий складний організм, як щура, замість добре вивчених хробаків автори наводять наступний аргумент: мозок щура набагато ближче до людського мозку, ніж мозок хробаків. Незважаючи на те, що на сучасному рівні технологій практично неможливо повністю моделювати жоден з біологічних об'єктів, отримані результати можна буде пробувати розширювати на людський мозок.