Potraga za kompjuterskom simulacijom mozga

Na švajcarskom univerzitetu pokrenut je najambiciozniji projekat na svijetu u oblasti neuronauke koji treba da doprinese boljem razumijevanju ljudskog mozga. Sa budžetom od 1,2 milijarde evra koliko je dala Evropska unija, naučnici će na superkompjuterima pokušati da imitiraju mozak, prvo miša, pa čovjeka, pa će onda simulirati djelovanje lijekova u neurološkim bolestima koje godišnje samo Evropu koštaju nekoliko milijardi evra, piše Politika.

Švajcarski Federalni tehnološki institutu u Lozani u ovom projektu sarađuje sa 135 partnerskih institucija iz svijeta. Cilj je da za slijedećih 30 mjeseci naprave platformu koja bi se od 2016. koristila za simulacije. Šef projekta Henri Markram opisuje projekat kao „Higsov bozon mozga".

„To je kao teleskop koji će se zagledati u univerzum mozga od mikro do makro nivoa", kaže Markram za „Gardijan".

Kada je ovaj naučnik prvi put predstavio ideju na jednog konferenciji u Oksfordu, prije četiri godine, malo ko ga je shvatao ozbiljno. Govorili su da je mozak suviše složen i da ne postoji dovoljno brz kompjuter. Međutim, od EU je dobio 1,2 milijarde evra da pretvori svoj san u realnost, a od švajcarske vlade najsavremeniji kompjuter IBM-a, čime je stekao prednost nad sličnim projektima u Japanu i SAD. Barak Obama se nada da će ubjediti Kongres da za sličnu inicijativu obezbjedi tri milijarde dolara. Podudarnost Obamine inicijative i donacije EU, najveće u istoriji, izazvala je poređenje ove „trke mozgova" sa svemirskom trkom. Markrom kaže da je bolja paralela sa projektom ljudskog genoma. Kao što su prije deset godina naučnici iz cijelog svijeta sarađivali da mapiraju osnovne parove koji čine 23 hromozoma, tako će sada mapiranje ljudskog mozga u svoj njegovoj složenosti zahtjevati međunarodne napore.

Međutim, mozak se ne može jednostavno mapirati kao genom, je se sastoji od 86 milijardi neurona. Osim toga, da bi se razumijela svaka sinapsa i kako one djeluju sa neuronima, naučnici bi morali da prate svih 100 triliona veza, što je nemoguće uraditi eksperimentalno. Umjesto da prave dio po dio mape ovih struktura, naučnici će pokušati da otkriju osnovne principe koji upravljaju njihovom morfologijom i arhitekturom. Recimo, da kompjuterom naprave na hiljade statističkih simulacija i predvide kako bi se ovi neuroni vjerovatno kombinovali, a onda da uporede dobijene modele sa realnim podacima iz biologije.

Markram vjeruje da kompjuteri mogu da riješe velika pitanja neuronauke.

„Pošto ne možemo da eksperimentalno mapiramo mozak, moramo da ga predvidimo – broj neurona, vrste, gdje su smješteni proteini, kako međusobno djeluju. Moramo da razvijemo jednu potpuno novu nauku u kojoj ćemo predvidjeti većinu stvari koje ne možemo da izmjerimo", kaže Markram.

Ovaj naučnik se još kao tinejdžer, dok je rastao i školovao se u Južnoj Africi, zainteresovao da sazna zašto male promjene u biohemiji mozga vode do bolesti kao što su šizofrenija i depresija. Mnogo godina kasnije, dok je bio na postdoktorskim studijama u Njemačkoj, saznao je da mu sin boluje od jednog oblika autizma.

Ključni cilj projekta je da se bolje razumiju bolesti mozga, da se napravi jedinstvena mapa neuroloških poremećaja i utvrdi kakva je međusobna veza između njih. U okviru projekta prave se ogromne baze podataka o istraživanjima u neuronauci kojih se godišnje objavi na hiljade. Ove informacije biće udružene sa onim dobijenim simulacijom da bi se, ponovo kompjuterski, pronašle grupe pacijenata sa sličnim promjenama u mozgu. Kada se otkrije koje su to promene, naučnici će moći da kažu koji su biološki uslovi mentalnih poremećaja i da testiraju hipotezu na simuliranom mozgu. Na primjer, oboleli od šizofrenije i depresije možda imaju isti mutirani gen. Ili, obrnuto, dva šizofreničara možda imaju različite mutacije. U svakom slučaju cilj je da se umjesto sadašnje klasifikacije na osnovu subjektivne procene simptoma napravi druga koja se više oslanja na biološki pečat oboljenja.

„Stavićemo sve ove bolesti na sto i matematički ustanoviti kako su povezane. U konačnoj fazi, novi sistem klasifikacije zasnovan na biologiji koristiće se za razvoj dijagnostičkih alata i predložiće strategije za razvoj lijekova i terapije", objašnjava Markram.

Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici i Twitter nalogu.