{"version":"1.0","provider_name":"Tudom\u00e1ny","provider_url":"https:\/\/tudomany.cafeblog.hu","author_name":"Janguli","author_url":"https:\/\/tudomany.cafeblog.hu\/author\/janguli\/","title":"Virtu\u00e1lis s\u00e9ta agyunk \u00e1ramk\u00f6reiben","html":"

Szuperagy<\/span><\/h1>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"<\/span><\/span><\/span><\/p>\n

BBP\/EPFL<\/small><\/span><\/a>\u00a0http:\/\/www.andyross.net\/<\/a>\u00a0<\/small><\/p>\n

Jakabffy \u00c9va, <\/span>Term\u00e9szet Vil\u00e1ga<\/em>
<\/span><\/p>\n

A K\u00e9k Agy Projekt<\/strong><\/span>en dolgoz\u00f3 kutat\u00f3k el\u0151sz\u00f6r hozt\u00e1k l\u00e9tre egy 0,5 x 2 millim\u00e9teres agyk\u00e9regi sejtoszlop \u201evirtu\u00e1lisan val\u00f3s\u00e1gh\u0171\u201d modellj\u00e9t. A tud\u00f3sok szerint ebben nem kevesebb, mint 100 \u00e9v agykutat\u00e1s\u00e1nak eredm\u00e9nyei \u00f6sszegz\u0151dnek. A projekt v\u00e9gs\u0151 c\u00e9lja a virtu\u00e1lis emberi agy meg\u00e9p\u00edt\u00e9se, ami sokakban k\u00e9telyeket kelt. <\/strong><\/span>Ugyanakkor m\u00e1r a most elk\u00e9sz\u00fclt modell is kiv\u00e1l\u00f3an haszn\u00e1lhat\u00f3 p\u00e9ld\u00e1ul olyan betegs\u00e9gek kutat\u00e1s\u00e1ra, mint az Alzheimer-k\u00f3r, az autizmus vagy az epilepszia. Eszk\u00f6zk\u00e9nt szolg\u00e1lhat arra is, hogy a gy\u00f3gyszerkutat\u00e1sban helyettes\u00edtse az \u00e1llatk\u00eds\u00e9rletek egy r\u00e9sz\u00e9t.<\/strong><\/span><\/span><\/span>\u00a0<\/span><\/span><\/p>\n

<\/p>\n

Az agyk\u00e9reg<\/strong><\/span>ben (sz\u00fcrke\u00e1llom\u00e1nyban) tal\u00e1lhat\u00f3 az emberi agy idegsejtjeinek t\u00f6bb mint h\u00e1romnegyede. Ez felel\u0151s egyebek k\u00f6zt az eml\u00e9kez\u00e9s, a gondolkoz\u00e1s, a reflexi\u00f3, az emp\u00e1tia, a kommunik\u00e1ci\u00f3, a probl\u00e9mamegold\u00e1s, az \u00faj helyzetekhez val\u00f3 alkalmazkod\u00e1s \u00e9s a tervez\u00e9s funkci\u00f3j\u00e1\u00e9rt. Er\u0151sen bar\u00e1zd\u00e1lt, n\u00e9h\u00e1ny millim\u00e9ter vastags\u00e1g\u00fa r\u00e9teg. El\u0151sz\u00f6r az eml\u0151s\u00f6kn\u00e9l jelent meg, \u00e9s alapvet\u0151en olyan egyszer\u0171, t\u00f6bb milli\u00f3szor ism\u00e9tl\u0151d\u0151en jelen l\u00e9v\u0151 sejtoszlopok alkotj\u00e1k, amelyek minden eml\u0151sfajn\u00e1l megegyeznek. <\/strong><\/span>Ezek az oszlopok 0,5 millim\u00e9ter sz\u00e9les, 2 millim\u00e9ter magas m\u0171k\u00f6d\u00e9si egys\u00e9gek, amelyek k\u00f6r\u00fclbel\u00fcl 10 000 idegsejtet tartalmaznak. Az egys\u00e9gek \u00fagy m\u0171k\u00f6dnek, mint a mikro\u00e1ramk\u00f6r\u00f6k <\/strong><\/span>a sz\u00e1m\u00edt\u00f3g\u00e9pben.<\/span><\/span><\/p>\n\n\n\n
A bonyolult agyk\u00e9reg modellez\u00e9s\u00e9t a sz\u00e1m\u00edt\u00e1stechnika \u00e9s az idegtudom\u00e1nyok mai fejletts\u00e9ge teszi lehet\u0151v\u00e9. Ennek ellen\u00e9re a v\u00e1llalkoz\u00e1s v\u00e9gc\u00e9lj\u00e1ra \u2013 hogy a virtu\u00e1lis emberi agyat meg\u00e9p\u00edts\u00e9k\u00a0\u2013 m\u00e9g ma is sok kutat\u00f3 \u00fagy tekint, ahogy Verne kor\u00e1ban a holdrasz\u00e1ll\u00e1sra.\u00a0<\/em><\/strong><\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

\u00a0<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"http:\/\/arnoskatas.wordpress.com\/<\/a>\u00a0<\/small><\/p>\n

Sehova sem jutunk, ha a szkeptikusokra hallgatunk - mondja ezzel szemben Henry Markram<\/strong> <\/span>izraeli neurobiol\u00f3gus, a Lausanne-i M\u0171szaki Egyetem (\u00c9cole Polytechnique F\u00e9d\u00e9rale de Lausanne, EPFL) Agy-Elme Int\u00e9zet\u00e9nek, valamint Idegtudom\u00e1nyi \u00e9s Technol\u00f3giai K\u00f6zpontj\u00e1nak igazgat\u00f3ja, aki 15 \u00e9ven \u00e1t folytatott kutat\u00e1sokat a vil\u00e1g legnagyobb idegtudom\u00e1nyi int\u00e9zeteiben, t\u00fcrelmesen v\u00e1rva arra, hogy agymodellez\u00e9si projektje \u00e9letre keljen. \u00cdgy ker\u00fclt 2002-ben a Lausanne-i EFPL-be, ahol az \u00e9lenj\u00e1r\u00f3 sz\u00e1m\u00edt\u00e1stechnik\u00e1nak komoly h\u00e1tszele van.<\/p>\n

\u00a02005-re Markram meggy\u0151zte az iskol\u00e1t \u00e9s az IBM-et arr\u00f3l, hogy bocs\u00e1ssanak rendelkez\u00e9s\u00e9re egy K\u00e9k G\u00e9n\/L-t (Blue Gene\/L)<\/span><\/span><\/strong> \u2013 vagyis egyet a vil\u00e1g legnagyobb, t\u00f6bb h\u0171t\u0151szekr\u00e9ny-m\u00e9ret\u0171 blokkb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 szupersz\u00e1m\u00edt\u00f3g\u00e9peib\u0151l -, innen ered a projekt elnevez\u00e9se is. Majd\u00a0sz\u00e1m\u00edt\u00e1stechnikusokb\u00f3l, matematikusokb\u00f3l, biol\u00f3gusokb\u00f3l \u00e9s fizikusokb\u00f3l 35 f\u0151s csoportot hozott l\u00e9tre.\u00a0<\/p>\n

Az eredm\u00e9nyek m\u00e1ris impoz\u00e1nsak.\u00a0A projekt els\u0151 szakasz\u00e1nak v\u00e9g\u00e9re el\u0151\u00e1llt egy virtu\u00e1lis sejtoszlop,\u00a010000 szimul\u00e1lt idegsejtb\u0151l. Ahhoz, hogy megalkoss\u00e1k ezt a k\u00e9rgi oszlopot, minden idegsejtet minden sz\u00f6gb\u0151l meg kellett vizsg\u00e1lni.<\/span> Meg kellett m\u00e9rni alaktani, elektromos \u00e9s genetikai tulajdons\u00e1gaikat.<\/span><\/strong> Ebben a munkaf\u00e1zisban vett\u00e9k \u00e9szre, hogy azok a sejtek, amelyek bizonyos g\u00e9neket fejeztek ki, mindig egyforma elektromos tulajdons\u00e1g\u00faak. Ily m\u00f3don 240 idegsejtt\u00edpust azonos\u00edtottak.<\/span><\/strong>\u00a0<\/span>
<\/span><\/p>\n

Ahogy Markram elmondta: \u201ekicsit olyan ez, mintha az amaz\u00f3niai \u0151serd\u0151ben feljegyezn\u00e9nk minden f\u00e1t \u00e9s megn\u00e9zn\u00e9nk, hogyan helyezkednek el egym\u00e1shoz k\u00e9pest\u201d.<\/span> <\/em><\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

A biol\u00f3giai tulajdons\u00e1gok sok ezer inform\u00e1ci\u00f3j\u00e1t a k\u00fcl\u00f6n erre a c\u00e9lra fejlesztett szoftver gig\u00e1szi matematikai adatb\u00e1ziss\u00e1 alak\u00edtotta \u00e1t. Ebb\u0151l \u00e1ll\u00edtottak el\u0151 virtu\u00e1lis idegsejteket \u00e9s idegi \u00e1ramk\u00f6r\u00f6ket.\u00a0<\/span><\/span>\u00a0<\/p>\n

<\/span>\"\"<\/span>http:\/\/www.visualcomplexity.com\/<\/small><\/a><\/p>\n

Markram szerint a K\u00e9k Agy Projekt el\u0151tt egyetlen idegsejt modellez\u00e9s\u00e9hez 3 \u00e9v kellett, ma viszont megnyomunk egy gombot, s m\u00e1ris el\u0151tt\u00fcnk egy teljes agyk\u00e9rgi oszlop.<\/span><\/strong> Ez bizony eg\u00e9szen m\u00e1s, mint az eddigi modellek, amelyek n\u00e9h\u00e1ny 100 idegsejtet tartalmaztak. <\/span><\/span><\/p>\n

M\u00e1ra azonban a biol\u00f3gia \u00e9s a sz\u00e1m\u00edt\u00e1stechnika p\u00e1rhuzamos fejl\u0151d\u00e9se lehet\u0151v\u00e9 tette, hogy a 10 000 virtu\u00e1lis idegsejtet \u2013 az \u0151ket \u00f6sszekapcsol\u00f3 30 milli\u00f3 szinapszissal \u00e9s t\u00f6bb kilom\u00e9ternyi rosttal egy\u00fctt \u2013 3 dimenzi\u00f3ban modellezz\u00e9k.<\/span> Az ehhez fejlesztett grafikus szoftverrel pedig k\u00f6nnyed\u00e9n el\u00e9rhet\u0151, hogy a szeml\u00e9l\u0151 e h\u00e1l\u00f3zat kell\u0151s k\u00f6zep\u00e9ben \u00e9rezze mag\u00e1t.<\/span><\/strong> S\u0151t a szoftver nemcsak arra k\u00e9pes, hogy adott 10 000 idegsejtes oszlop fel\u00e9p\u00edt\u00e9s\u00e9t rekonstru\u00e1lja, hanem arra is, hogy fut\u00f3szalagon gy\u00e1rtson ilyeneket. A virtu\u00e1lis sejtek ugyanis a val\u00f3di sejtekn\u00e9l kimutatott val\u00f3sz\u00edn\u0171s\u00e9gek alapj\u00e1n kapcsol\u00f3dnak egym\u00e1shoz \u2013 ehhez sz\u00e1m\u00edt\u00e1sba kell venni alakjukat, t\u00e9rbeli k\u00f6zels\u00e9g\u00fcket \u00e9s egy\u00e9b jellemz\u0151iket is. A szoftver \u00e1ltal k\u00e9sz\u00edtett sejtoszlopot azut\u00e1n a kutat\u00f3k tesztelik: val\u00f3ban \u00fagy viselkedik-e, mint biol\u00f3giai eredetije. Virtu\u00e1lis elektromos impulzusokat adnak neki, amelyek reakci\u00f3k kaszk\u00e1dj\u00e1t eredm\u00e9nyezik. Ennek kell ugyanolyannak lennie, mint amilyen a val\u00f3di idegsejt-oszlopban keletkezne.\u00a0<\/span>

A r\u00e1gcs\u00e1l\u00f3t\u00f3l az emberig<\/b>\u00a0<\/span>

A k\u00f6vetkez\u0151 feladathoz, a virtu\u00e1lis patk\u00e1nyagy l\u00e9trehoz\u00e1s\u00e1hoz m\u00e9g fel kell \u00e9p\u00edteni a milli\u00f3nyi agyk\u00e9rgi oszlopot, \u00e9s azt is el kell \u00e9rni, hogy az \u00f6sszes oszlop kommunik\u00e1ljon egym\u00e1ssal. \u00c1m ezut\u00e1n m\u00e1r az emberi agyk\u00e9reg modellez\u00e9se el\u0151tt is megny\u00edlik az \u00fat. Ugyanis az agyk\u00e9rgi oszlopok olyan egys\u00e9ges \u00e9p\u00edt\u0151k\u00f6vek, amelyek embern\u00e9l szinte ugyanazok, mint a patk\u00e1nyn\u00e1l.<\/span> <\/strong>A kutat\u00f3k szerint a r\u00e1gcs\u00e1l\u00f3 \u00e9s az ember agya k\u00f6zti k\u00fcl\u00f6nbs\u00e9g \u201ealapvet\u0151en csak t\u00e9rfogatbeli\u201d: az embernek sokkal t\u00f6bb agyk\u00e9rgi oszlopa van, mint a r\u00e1gcs\u00e1l\u00f3nak.\u00a0<\/span>
Randall O\u2019Reilly<\/em><\/strong><\/span> (Colorad\u00f3i Egyetem, Idegtudom\u00e1nyok K\u00f6zpontja) agymodellez\u00e9s-specialista szerint Markram helyesen v\u00e1lasztott: a biol\u00f3giai realit\u00e1s csak ennyire bonyolult modellel k\u00f6zel\u00edthet\u0151 meg. B\u00e1r az absztraktabb modelleket k\u00f6nnyebb meg\u00e9rteni, \u00e9s seg\u00edtenek abban, hogy az agym\u0171k\u00f6d\u00e9sr\u0151l \u00e1ltal\u00e1nos k\u00e9pet kapjunk, azok m\u00e9giscsak ink\u00e1bb a mi elm\u00e9nk sz\u00fclem\u00e9nyei, mint a val\u00f3s\u00e1g pontos \u00e1br\u00e1zol\u00e1sai.\u00a0<\/span><\/span><\/p>\n

Ha egy virtu\u00e1lis agy minden eddigin\u00e9l val\u00f3szer\u0171bben t\u00fckr\u00f6zi a biol\u00f3giai agyat \u2013 mint a majdani \u201eK\u00e9k Agy\u201d \u2013, akkor tal\u00e1n az sem lehetetlen, hogy abban egyfajta tudat is keletkezz\u00e9k? E mer\u00e9sz elk\u00e9pzel\u00e9st\u00a0egyes\u00a0kutat\u00f3k nem tartj\u00e1k lehetetlennek.\u00a0Szerint\u00fck a\u00a0tudat csup\u00e1n az interakci\u00f3k kritikus mennyis\u00e9g\u00e9b\u0151l k\u00f6vetkezik,<\/span><\/strong> ez\u00e9rt kialakulhat egy kell\u0151en bonyolult mesters\u00e9ges h\u00e1l\u00f3zatban is. Honnan tudjuk azonban, hogy t\u00e9nyleg \u201etudatos\u201d-e a g\u00e9p? Ennek ellen\u0151rz\u00e9se igencsak feszegeti a jelenlegi tudom\u00e1ny hat\u00e1rait.\u00a0<\/span>
\u00c9pp\u00edgy a projekt sz\u00e1m\u00edt\u00e1stechnikai kapacit\u00e1s ir\u00e1nti gyorsan n\u00f6vekv\u0151 ig\u00e9nye. Gondoljuk el, a mostani 10 000 idegsejtes modell is \u00f3ri\u00e1si adatb\u00e1zison nyugszik. Szorozzuk ezt be \u00fagy milli\u00f3val \u2013 ennyi alegys\u00e9gb\u0151l \u00e9p\u00fcl fel a patk\u00e1nyagy. A macska-, a f\u0151eml\u0151s- majd az emberi agy, amelyeket szint\u00e9n modellezni szeretn\u00e9nek, m\u00e9g enn\u00e9l is t\u00f6bb\u0151l.\u00a0<\/span>
Az emberi agyn\u00e1l a nagys\u00e1grendek \u00f3ri\u00e1siak: a 100 milli\u00e1rd idegsejt mindegyike t\u00f6bb 1000 t\u00e1rs\u00e1val kapcsol\u00f3dik. Ez a sejtny\u00falv\u00e1nyok milli\u00e1rdos nagys\u00e1grend\u0171 h\u00e1l\u00f3zat\u00e1t jelenti. \u00d6sszess\u00e9g\u00e9ben a projekt befejez\u00e9s\u00e9hez a K\u00e9k G\u00e9n sz\u00e1m\u00edt\u00e1si kapacit\u00e1s\u00e1nak sz\u00e1zszoros\u00e1ra, t\u00e1rol\u00f3kapacit\u00e1s\u00e1nak m\u00e9g enn\u00e9l is t\u00f6bbsz\u00f6r\u00f6s\u00e9re lenne sz\u00fcks\u00e9g. Egyes tud\u00f3sok szerint ett\u0151l m\u00e9g 100 \u00e9vre vagyunk. \u00c1m lehet, hogy a sz\u00e1m\u00edt\u00e1stechnika ter\u00fclet\u00e9n a fejl\u0151d\u00e9s van annyira gyors, hogy az \u00fcgy ne legyen rem\u00e9nytelen: 3 \u00e9ve az EFPL K\u00e9k G\u00e9n\/L-je a vil\u00e1g 8. legnagyobb kapacit\u00e1s\u00fa g\u00e9pe volt, ma az 54. azok k\u00f6z\u00fcl, amelyekr\u0151l jelenleg tudunk.\u00a0<\/span>

A K\u00e9k Agy mindenki\u00e9<\/b>\u00a0<\/span>

Markram etikailag el\u00edt\u00e9li a t\u00fal sok \u00e1llatk\u00eds\u00e9rletet \u00e9s az olykor nem el\u00e9g hat\u00e9kony orvostudom\u00e1nyt, amely fel tudn\u00e1 haszn\u00e1lni modellj\u00e9t. Ha ugyanis sz\u00e1mos param\u00e9ter \u201ein silico\u201d is tesztelhet\u0151 lenne, j\u00f3val kevesebb \u00e1llatk\u00eds\u00e9rletre lenne sz\u00fcks\u00e9g.<\/strong> <\/span>Az egereken v\u00e9gzett tesztek el\u0151tt a ter\u00e1pi\u00e1s molekul\u00e1kat el\u0151zetes sz\u0171r\u00e9seknek vethetn\u00e9k al\u00e1: egyszer\u0171en beadn\u00e1k a molekula adatait a megfelel\u0151 programba, s megn\u00e9zn\u00e9k a hat\u00e1s\u00e1t. <\/span><\/span><\/p>\n

\u201eMa az agy gy\u00f3gy\u00e1szata kezdetleges: a v\u00e9letlenre b\u00edzva, molekul\u00e1k tucatjaival pr\u00f3b\u00e1lkoznak, m\u00edg valamelyikr\u0151l kider\u00fcl, hogy \u2013 nem tudni, mi\u00e9rt \u2013 hat\u00e1sos\u201d.<\/span> A virtu\u00e1lis sejtoszlopon v\u00e9gzett els\u0151 gy\u00f3gyszer-szimul\u00e1ci\u00f3k azt mutatj\u00e1k meg, milyen fiziol\u00f3giai v\u00e1ltoz\u00e1sok k\u00f6vetkezn\u00e9nek be a szer bead\u00e1s\u00e1nak hat\u00e1s\u00e1ra.\u00a0<\/span><\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

A m\u00e1sik felhaszn\u00e1l\u00e1si lehet\u0151s\u00e9get az adja, hogy a virtu\u00e1lis sejth\u00e1l\u00f3zat sz\u00e1nd\u00e9kosan is elv\u00e1ltoztathat\u00f3 egyes neurol\u00f3giai betegs\u00e9gek jobb meg\u00e9rt\u00e9se \u00e9rdek\u00e9ben.<\/span><\/strong> A mesters\u00e9ges agy f\u0151 el\u0151nye azonban az - mondja Markram - , hogy \u00faj t\u00edpus\u00fa k\u00eds\u00e9rleteket tesz lehet\u0151v\u00e9. P\u00e9ld\u00e1ul mi t\u00f6rt\u00e9nik akkor, ha olyan t\u00edpus\u00fa sejtek k\u00e1rosodnak, amelyek funkci\u00f3ja m\u00e9g ismeretlen? H\u00e1ny sejtet lehet kikapcsolni, am\u00edg a t\u00fal\u00e9l\u0151 sejtek viselked\u00e9se a k\u00f6rnyezet\u00fckben hib\u00e1s nem lesz, vagy ak\u00e1r az eg\u00e9sz \u00e1ramk\u00f6r \u00f6ssze nem omlik? Tudjuk, hogy hasonl\u00f3 folyamat k\u00f6vetkezik be epilepszi\u00e1s vagy Alzheimer-k\u00f3ros betegekn\u00e9l. A jelenlegi m\u00f3dszerekkel, amelyek term\u00e9szet\u00fckb\u0151l ered\u0151en k\u00fcls\u0151 megfigyel\u00e9sekre alapoznak, az orvostudom\u00e1ny csak sematikus k\u00e9pet nyert az ilyen betegek agy\u00e1ban zajl\u00f3 folyamatokr\u00f3l. A K\u00e9k Agy Projekt seg\u00edts\u00e9g\u00e9vel a kutat\u00f3k egyszer\u0171en oda tudnak \u201erep\u00fclni\u201d a virtu\u00e1lis koponya kritikus ter\u00fcleteihez.<\/span><\/strong><\/span><\/span><\/p>\n

Markram ingyen akarja \u201ek\u00e9k agy\u00e1t\u201d a tudom\u00e1nyos vil\u00e1g rendelkez\u00e9s\u00e9re bocs\u00e1tani. \u201eMinden \u00e9vben 35 000 idegtudom\u00e1nyi publik\u00e1ci\u00f3 jelenik meg. Egy-egy kutat\u00f3 ennek csak a sz\u00e1zadr\u00e9sz\u00e9t tudja elolvasni: sehova nem jutunk, ha nincs olyan modell, amely minden t\u00f6red\u00e9kismeretet egybefog.\u201d Ha sikerrel j\u00e1r a K\u00e9k Agy Projekt \u2013 melyet kital\u00e1l\u00f3ja a Hum\u00e1n Genom Projekt<\/strong><\/span>hez hasonl\u00edt \u2013, az emberis\u00e9g\u00e9 kell, hogy legyen.<\/span><\/span><\/p>\n