El Blue Brain Project es una iniciativa suiza de investigación del cerebro que tiene como objetivo crear una reconstrucción digital del cerebro del ratón. El proyecto fue fundado en mayo de 2005 por el Brain and Mind Institute de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza. Su misión es utilizar reconstrucciones y simulaciones digitales biológicamente detalladas del cerebro de los mamíferos para identificar los principios fundamentales de la estructura y función del cerebro.
El proyecto está encabezado por el director fundador Henry Markram, quien también lanzó el Proyecto Europeo del Cerebro Humano, y está codirigido por Felix Schürmann, Adriana Salvatore y Sean Hill . Usando una supercomputadora Blue Gene que ejecuta el software NEURON de Michael Hines , la simulación involucra un modelo biológicamente realista de neuronas [1] [2] [3] y un modelo de conectoma reconstruido empíricamente .
Hay una serie de colaboraciones, entre ellas el Cajal Blue Brain , que está coordinado por el Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid (CeSViMa), y otras gestionadas por universidades y laboratorios independientes.
Objetivo
El objetivo inicial del proyecto, que se completó en diciembre de 2006, [4] fue la creación de una columna neocortical de rata simulada , que es considerada por algunos investigadores como la unidad funcional más pequeña de la neocorteza , [5] [6] que Se cree que es responsable de funciones superiores como el pensamiento consciente . En los seres humanos, cada columna mide aproximadamente 2 mm (0,079 pulgadas) de longitud, tiene un diámetro de 0,5 mm (0,020 pulgadas) y contiene alrededor de 60.000 neuronas. Rata columnas neocorticales son muy similares en estructura, pero contienen sólo 10.000 neuronas y 10 8 sinapsis . Entre 1995 y 2005, Markram mapeó los tipos de neuronas y sus conexiones en dicha columna.
Progreso
En 2005, se completó el primer modelo celular. La primera columna neocortical celular artificial de 10.000 células se construyó en 2008. En julio de 2011, se construyó un mesocircuito celular de 100 columnas neocorticales con un millón de células en total. Se había planeado un cerebro de rata celular [ necesita actualización ] para 2014 con 100 mesocircuitos que totalizan cien millones de células. Se ha pronosticado que un cerebro humano celular equivalente a 1,000 cerebros de rata con un total de cien mil millones de células será posible para 2023. [7] [8]
En noviembre de 2007, [9] el proyecto informó el final de la primera fase, entregando un proceso basado en datos para crear, validar e investigar la columna neocortical.
En 2015, los científicos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) desarrollaron un modelo cuantitativo de la relación previamente desconocida entre los astrocitos de las células gliales y las neuronas. Este modelo describe la gestión energética del cerebro a través de la función de la unidad vascular neuroglial (NGV). La capa adicional de células neuronales gliales se está agregando a los modelos de Blue Brain Project para mejorar la funcionalidad del sistema. [10]
En 2017, Blue Brain Project descubrió que las camarillas neuronales conectadas entre sí en hasta once dimensiones. El director del proyecto sugirió que la dificultad de comprender el cerebro se debe en parte a que las matemáticas que se suelen aplicar para estudiar redes no pueden detectar tantas dimensiones. El Blue Brain Project pudo modelar estas redes utilizando topología algebraica . [11]
En 2018, Blue Brain Project lanzó su primer atlas digital de células cerebrales en 3D que, según ScienceDaily , es como "pasar de mapas dibujados a mano a Google Earth", proporcionando información sobre los principales tipos de células, números y posiciones en 737 regiones del cerebro. [12]
En 2019, Idan Segev, uno de los neurocientíficos computacionales que trabaja en el Blue Brain Project, dio una charla titulada: "Cerebro en la computadora: qué aprendí de la simulación del cerebro". En su charla, mencionó que toda la corteza del cerebro del ratón estaba completa y que pronto comenzarían los experimentos virtuales de EEG. También mencionó que el modelo se había vuelto demasiado pesado para las supercomputadoras que estaban usando en ese momento y que, en consecuencia, estaban explorando métodos en los que cada neurona podría representarse como una red neuronal (consulte la cita para obtener más detalles). [13]
Software
El Blue Brain Project ha desarrollado una serie de software para reconstruir y simular el cerebro de un ratón.
Nexo del cerebro azul
Blue Brain NEXUS [14] [15] es una plataforma de integración de datos que permite a los usuarios buscar, depositar y organizar datos. Se basa en el principio de datos FAIR para proporcionar soluciones de gestión de datos flexibles más allá de los estudios de neurociencia. Es un software de código abierto y está disponible para todos en GitHub . [dieciséis]
BluePyOpt
BluePyOpt [17] es una herramienta que se utiliza para construir modelos eléctricos de neuronas individuales. Para ello, utiliza algoritmos evolutivos para restringir los parámetros a datos electrofisiológicos experimentales. Rosanna Migliore , [18] y Stefano Masori informaron intentos de reconstruir neuronas individuales utilizando BluePyOpt . [19] Es un software de código abierto y está disponible para todos en GitHub . [20]
CoreNEURON
CoreNEURON [21] es una herramienta complementaria a NEURON , que permite la simulación a gran escala aumentando el uso de la memoria y la velocidad computacional. Es un software de código abierto y está disponible para todos en GitHub . [22]
NeuroMorphoVis
NeuroMorphoVis [23] es una herramienta de visualización de morfologías de neuronas. Es un software de código abierto y está disponible para todos en GitHub . [24]
SONATA
SONATA [25] es un esfuerzo conjunto entre Blue Brain Project y Allen Institute for Brain Science , para desarrollar un estándar para el formato de datos, que realiza un entorno de trabajo de múltiples plataformas con mayor memoria computacional y eficiencia. Es un software de código abierto y está disponible para todos en GitHub . [26] [27]
Fondos
El proyecto está financiado principalmente por el gobierno suizo y la subvención emblemática de Tecnologías Futuras y Emergentes (FET) de la Comisión Europea , [28] y, en segundo lugar, por subvenciones y donaciones de particulares. La EPFL compró la computadora Blue Gene a un costo reducido porque todavía era un prototipo e IBM estaba interesada en explorar cómo funcionarían las aplicaciones en la máquina. BBP fue visto como una validación del concepto de supercomputadora Blue Gene . [29]
Proyectos relacionados
Cerebro Azul Cajal
El Proyecto Cajal Blue Brain está coordinado por la Universidad Politécnica de Madrid y utiliza las instalaciones del Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid y su superordenador Magerit . [30] El Instituto Cajal también participa en esta colaboración. Las principales líneas de investigación que se desarrollan actualmente en Cajal Blue Brain incluyen la experimentación neurológica y las simulaciones informáticas. La nanotecnología, en forma de microscopio cerebral de nuevo diseño, juega un papel importante en sus planes de investigación. [31]
Documental
Noah Hutton está realizando un documental de 10 partes ; cada entrega explorará el funcionamiento de un año del proyecto en la EPFL. El rodaje comenzó en 2009 y está previsto que el documental se estrene en 2020. También se mencionan otros proyectos de investigación similares. [32]
Ver también
- Cerebro artificial
- Inteligencia artificial
- Red neuronal artificial
- Iniciativa BRAIN
- CoDi
- Arquitectura cognitiva
- Ciencia cognitiva
- Neurociencia Computacional
- Google Brain
- Proyecto Cerebro Humano
- Red neuronal
- Neuroinformática
- Noogénesis
- Esquema del mapeo cerebral
- Esquema del cerebro humano
- Proyecto Joshua Blue
- Argumento de simulación
- Realidad simulada
- Simulación social
- Emulación de cerebro completo
Referencias
- ^ Graham-Rowe D (junio de 2005). "Comienza la misión de construir un cerebro simulado" . NewScientist .
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Otras lecturas
- Markram H (febrero de 2006). "El proyecto del cerebro azul". Reseñas de la naturaleza. Neurociencia . 7 (2): 153–60. doi : 10.1038 / nrn1848 . PMID 16429124 . S2CID 15752137 .
- Ray S (6 de junio de 2005). "IBM tiene como objetivo simular un cerebro" . Forbes .
- Graham-Rowe D (6 de junio de 2005). "Comienza la misión de construir un cerebro simulado" . Nuevo científico . Archivado desde el original el 20 de octubre de 2008.
- Sitio del Blue Brain Project , Lausana.
- Preguntas frecuentes sobre Blue Brain .
- Documentación NCS .
- Documentación NEURON .
- Growing a Brain in Switzerland , Der Spiegel , 7 de febrero de 2007
- De la nada: ¿Se puede construir un cerebro biológicamente preciso que piense, recuerde, tome decisiones a partir de una supercomputadora? , Seed Magazine , marzo de 2008
- Reconstruyendo el corazón de la inteligencia de los mamíferos Conferencia de Henry Markram, 4 de marzo de 2008.
- The Blue Brain Project Conferencia de Henry Markram, Neuro Informatics 2008.
- The Blue Brain Project una entrevista con Idan Segev.
- Cerebro simulado más cercano al pensamiento BBC News 22 de abril de 2009
- Encendiendo el cerebro azul - "Estamos a 10 años de distancia de un cerebro humano artificial funcional" Luke McKinney, julio de 2009
- Henry Ankara construye un cerebro en una conferencia TED de supercomputadoras . Julio de 2009
- Startup india para ayudar a copiar su cerebro en computadoras Silicon India. 1 de febrero de 2010
enlaces externos
- Proyecto Blue Brain
- Portal Blue Brain - Espacio de conocimiento para la neurociencia
- De la nada, SEEDMAGAZINE.Com