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Cell:科學(xué)家開(kāi)發(fā)出數(shù)字大腦

   如果你想研究某種東西如何工作,那么一種方法就是把它拆開(kāi),然后再組裝上去,10多年以來(lái),一項(xiàng)名為藍(lán)腦計(jì)劃(Blue Brain Project)的全球性研究項(xiàng)目正在嘗試?yán)糜啄晷∈蟮拇竽X來(lái)上述操作,目前這項(xiàng)研究計(jì)劃僅提供了一項(xiàng)大腦重建的“初稿”,其包含了超過(guò)3.1萬(wàn)個(gè)的大腦神經(jīng)元、55個(gè)細(xì)胞層以及207個(gè)不同的神經(jīng)元亞型,相關(guān)研究發(fā)表于國(guó)際雜志Cell上。

 

    科學(xué)家們英雄式的努力主要體現(xiàn)在對(duì)大腦中所有不用類型的神經(jīng)元進(jìn)行了描述定義,從而來(lái)幫助測(cè)定這些神經(jīng)元的電子“點(diǎn)火”特性,以及幫助繪制連接其彼此的回路,大量研究數(shù)據(jù)都可以幫助我們理解大腦神經(jīng)連線的組成元件及邏輯特性,然而獲得一個(gè)全面、高分辨率的大腦神經(jīng)元特性及活性分布卻是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

 

    研究者Henry Markram表示,文章中我們利用工程化的方法、通過(guò)數(shù)字化地構(gòu)造大腦皮層回答了這一問(wèn)題,利用大量數(shù)據(jù)研究者構(gòu)建了一種新型的虛擬大腦薄片結(jié)構(gòu),其可以反映大腦區(qū)域中不同類型的神經(jīng)元以及控制神經(jīng)元激活的關(guān)鍵特性。一旦虛擬大腦重建完成,研究者就可以利用強(qiáng)大的巨型計(jì)算機(jī)來(lái)模擬不同情況下的神經(jīng)元的表現(xiàn),值得注意的是,通過(guò)輕微地調(diào)節(jié)其中一種參數(shù),比如鈣離子的水平,研究者就可以開(kāi)發(fā)出電路水平活性的廣譜模式,而當(dāng)前利用單一神經(jīng)元的特性是無(wú)法對(duì)這些進(jìn)行預(yù)測(cè),比如在睡眠狀態(tài)下觀察到的神經(jīng)元火星的慢波同步現(xiàn)象就可以在模擬狀態(tài)下觸發(fā),這就表明,神經(jīng)元回路或許可以開(kāi)啟形成處于不同重要行為下的不同狀態(tài)。

 

     研究者Markram說(shuō)道,藍(lán)腦計(jì)劃的研究者目前正在計(jì)劃,在改善當(dāng)前模型的情況下來(lái)開(kāi)發(fā)狀態(tài)依賴性的計(jì)算機(jī)理論模型,到目前為止,所有的研究數(shù)據(jù)都可以在網(wǎng)站https//bbp.epfl.ch/nmc-portal中獲得。

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