ابرکامپیوتر یکی از واقعی‌ترین مغزهای مجازیِ تاریخ رو شبیه‌سازی کرد

درک اینکه مغز دقیقاً چطوری کار می‌کنه خیلی سخته، چون نمی‌شه مغزِ زنده رو همین‌طوری دست‌کاری و تحلیل کرد. حالا دانشمندها یه شبیه‌سازی جدید از مغز موش دارن که یکی از کامل‌ترین مدل‌هاییه که تا حالا ساخته شده.

این پروژه توسط یه تیم از موسسه «آلن» توی آمریکا و دانشگاه ارتباطات الکترونیکی ژاپن انجام شده و ممکنه اجازه بده بیماری‌هایی مثل آلزایمر رو با جزئیات خیلی بیشتری مدل‌سازی و مطالعه کنن.

این شبیه‌سازی کلِ قشر مغز موش (کورتکس) رو مدل کرده. با اینکه این مدل به اندازه مغز انسان با اون میلیاردها نورونش پیچیده نیست، ولی شباهت‌هایی بین مغز انسان و جوندگان وجود داره که اون رو به یه ابزار مطالعاتی خیلی کاربردی تبدیل می‌کنه.

اعداد واقعاً خیره‌کننده‌ست: این مغز مجازی ۹ میلیون نورون و ۲۶ میلیارد سیناپس (اتصال‌دهنده نورون) داره. ۸۶ منطقه به هم پیوسته توی این شبیه‌سازی هست و می‌تونه در هر ثانیه کوادریلیون‌ها محاسبه انجام بده. برای اینکه بهتر درک کنید، یه مغز واقعی و کاملِ موش حدود ۷۰ میلیون نورون داره که توی فضایی به اندازه یه بادوم جا شده.

آنتون آرخیپوف، عصب‌شناس محاسباتی از موسسه آلن، می‌گه: «این نشون می‌ده که درها باز شده. اگه قدرت پردازشی کافی داشته باشیم، می‌تونیم این مدل شبیه‌سازی‌ها رو به خوبی اجرا کنیم. این یه نقطه عطف فنیه و به ما اطمینان میده که ساخت مدل‌های خیلی بزرگتر نه تنها ممکنه، بلکه با دقت و ابعاد بالا هم قابل دسترسه.»

پیچیدگی این شبیه‌سازی به محقق‌ها اجازه می‌ده پخش شدن بیماری‌ها، هوشیاری و فرآیندهای شناختی رو توی مغز تماشا کنن. این یه نقشه سه‌بعدی و متحرکه که نشون میده نورون‌های تکی چطوری سیگنال می‌فرستن و به هم وصل می‌شن.

به گفته محقق‌ها، از این مدل می‌شه برای تست کردن فرضیه‌هایی مثل نحوه پخش شدنِ تشنج توی مغز یا تاثیر امواج مغزی روی تمرکز استفاده کرد؛ اون هم بدون اینکه نیازی به اسکن‌های فیزیکی و تهاجمیِ مکرر باشه.

قدرت پردازشی لازم رو ابرکامپیوتر «فوگاکو» توی ژاپن فراهم کرده که بر اساس بانک‌های اطلاعاتی و نقشه‌های سلولی موجود، این مدل رو ساخته. تیم تحقیق همچنین نرم‌افزار جدیدی طراحی کردن تا فعالیت مغز رو بهینه‌تر پردازش کنن و محاسبات اضافی رو به حداقل برسونن.

تاداشی یامازاکی، دانشمند علوم کامپیوتر، می‌گه: «از فوگاکو برای تحقیقات در زمینه‌های مختلفی مثل نجوم، هواشناسی و کشف داروها استفاده می‌شه تا به حل مشکلات جامعه کمک کنه. این بار ما ازش برای شبیه‌سازی مدارهای عصبی استفاده کردیم.»

مغز ما برای سلامت جسمی، روانی و داشتن یه پیریِ سالم حیاتیه؛ برای همین مطالعه نقشه‌های مجازی مغز برای یادگیریِ نحوه عملکرد این عضو و دلیلِ از کار افتادنش خیلی مهم خواهد بود. تیم تحقیق همین حالا هم دارن از این مدل استفاده می‌کنن و کشف‌هایی درباره هماهنگی امواج مغزی و نحوه تعامل دو نیمکره مغز موش با همدیگه انجام دادن.

با اینکه این کار یه شاهکار بزرگ توی علوم کامپیوتر و مدل‌سازی بیولوژیکیه، اما محقق‌ها نقشه‌های بزرگتری دارن و می‌خوان روزی مدل کامل مغز انسان رو توی فضای مجازی بسازن.

آرخیپوف می‌گه: «هدف بلندمدت ما ساخت مدل‌های کامل از کل مغز و در نهایت مدل‌های انسانیه. ما الان داریم از مدل‌سازیِ تک‌تکِ نواحی مغز به سمت شبیه‌سازیِ کل مغز موش حرکت می‌کنیم.»

لینک منبع