Reprodukce Cerebrální Kůry: Nové Možnosti a Výzvy
Vědci prokázali, že je možné reprodukovat celou cerebrální kůru uvnitř jednoho z nejrychlejších počítačů na světě. Tento model představuje skutečné biofyzikální pravidla mozku, což může být nástrojem pro zlepšení léčby stavů jako Alzheimerova choroba, epilepsie nebo autismus.
Pokrok v Simulaci Mozku
Uvnitř superpočítače Fugaku na umělém ostrově v Kóbe, Japonsku, se nachází tichá katedrála výpočtů, kde řady černých skříní o velikosti chladničky neustále humbukují. Deset milionů digitálních neuronů začíná reagovat. Pak elektrické signály protékají miliardami spojení. To je plně digitální kůra myši.
Terénní výzkumníci mohou simulaci pozastavit, přetočit ji, přeokruhovat a znovu spustit, přičemž se zaměří na jednotlivé synapse, přehrají okamžiky neuronové aktivity a sledují, jak se rozhodnutí a vnímání odehrávají napříč 86 oblastmi mozku. Je to, jako mít zpomalené video myšlenek myši, aniž bychom vůbec sahali na zvíře. Fugaku, po všem, dokáže provádět 400 kvadrilionů výpočtů za sekundu, aby napodobil buzzing obvody mozku.
Model jako Nástroj pro Léčbu
V nově publikované recenzované studii vědci prokázali, že je nyní technicky možné reprodukovat celou cerebrální kůru – až po elektrické chování jednotlivých buněk – uvnitř jednoho z nejrychlejších počítačů na světě. S využitím podrobných biologických map z Allen Institute tým znovu sestavil kůru vrstvu po vrstvě a typ buněk po typu buněk a spustil kompletní model na superpočítači Fugaku, aby jej efektivně „oživil“ v křemíku.
Tento průlom není jen o čistém měřítku; skutečný pokrok spočívá v tom, že model zachovává skutečné biologické propojení mozku – jak se specifické typy buněk spojují, interagují a formují aktivitu napříč kůrou. Význam této věrnosti je zásadní, protože menší simulace mohou někdy reprodukovat podobné vzory z nesprávných fyzikálních důvodů.
Vize Prémiového Aplikace
I když je okamžitý užitek lékařský a pragmatický, Arkhipov věří, že simulace založené na skutečné biologii by mohly nakonec pomoci vědcům prozkoumat hlubší otázky – o tom, jak vnímání, myšlenky a dokonce i vědomí samotné vzniká z nervové aktivity.
Jedna okamžitá aplikace spočívá v chorobách. „Představte si, že určité komponenty kortikální sítě začnou měnit v raných stádiích onemocnění [například u Alzheimerovy choroby nebo epilepsie] – možná některé typy buněk začnou mizet nebo bude změněna konektivita,“ říká Arkhipov. „Můžeme tyto změny implementovat do simulace a zjistit, jaký mají vliv.“
Otazníky o Vědomí
Arkhipov dodává, že klíčovým bodem této studie je demonstrace, že technicky je realizovatelné reprodukovat cerebrální kůru myši na počítači. „Jde o víc než jen o animaci,“ říká. „Mnoho typů hardwaru může simulovat činnost, ale pouze některé mohou generovat vědomí.“ Tím pádem to není jen vzor střílení neuronů, co je důležité; jde o fyzický mechanismus, který je produkuje.
Pokud by umělá kůra byla schopna samostatného fungování a paměti, mohla by být schopna také projevovat vědomí. „Silicon by mohl být velmi přirozený,“ dodává.
Do budoucnosti bude zajímavé sledovat, jak se digitalizované myší mozky vyvinou a zda se stanou mostem k pochopení podstaty vědomí nebo ne. A pokud by jednoho dne vědomí mohlo zanechat svou stopu na digitálním mysli, bylo by to nic menšího než úžasné.
