هل يمكن إعادة إنشاء شبكة عصبية كاملة للفأر من شرائح رقيقة من الدماغ؟

مصدر الصورة

الزبابة بيضاء الأسنان ، أصغر الثدييات من حيث الكتلة. يوجد دماغ صغير شامل ومعقد بداخله ، يمكن من حيث المبدأ رسم خرائط له ،



الإجابة المختصرة ممكنة ولكنها ليست كاملة وليست دقيقة للغاية. أي أننا لا نستطيع حتى الآن نسخ وعيها ، لكننا أقرب إلى هذا من أي وقت مضى. عش عشرين عامًا أخرى - وربما يكون عقلك قادرًا أيضًا على إجراء النسخ الاحتياطي.



للاقتراب من رقمنة الوعي ومثل هذا النوع الغريب من الخلود ، يجب عليك أولاً التعامل مع الشبكات العصبية الحية. توضح لنا الهندسة العكسية كيف يمكن ترتيب عملية التفكير (الحوسبة) عمومًا في أنظمة محسّنة جيدًا.



قبل 60 عامًا ، في 13 سبتمبر 1960 ، جمع العلماء الندوة الأولى لعلماء الأحياء والمهندسين حتى يتمكنوا من معرفة الفرق بين الآلة المعقدة والكائن الحي. وهل هو هناك. كان يُطلق على العلم علم الإلكترونيات ، وكان الهدف هو تطبيق أساليب النظم البيولوجية على الهندسة التطبيقية والتقنيات الجديدة. كان يُنظر إلى الأنظمة الحيوية على أنها نماذج أولية عالية الكفاءة للتكنولوجيا الجديدة.



أصبح عالم التشريح العصبي العسكري جاك ستيل أحد الأشخاص الذين أثروا بشكل كبير في المزيد من التطورات في التكنولوجيا ، بما في ذلك مجال الذكاء الاصطناعي ، حيث تم تطوير مجالات مثل الهندسة العصبية والحوسبة المستوحاة من الأحياء. كان ستيل طبيبًا ، ضليعًا في الطب النفسي ، وكان مولعًا بالهندسة المعمارية ، وعرف كيف يقود طائرة وأصلح معداته الخاصة ، أي أنه كان مهندسًا تطبيقيًا جيدًا. أصبح عمل ستيل العلمي هو النموذج الأولي لسيناريو فيلم سايبورغ. لذلك ، مع بعض الامتداد ، يمكنك أن تطلق عليه اسم الجد الأكبر لـ Terminator. وحيث يوجد Terminator ، يوجد Skynet ، كما تعلم.



يستند هذا المنشور إلى مواد من الكتاب المستقبلي لزميلنا سيرجي ماركوف "صيد الأغنام الكهربائية: كتاب كبير للذكاء الاصطناعي".



بشكل عام ، تعد مسألة العلاقة بين العمليات الفسيولوجية التي تحدث في الجهاز العصبي البشري والظواهر العقلية من أكثر الأسئلة إثارة للاهتمام في العلوم الحديثة. تخيل أن معالج كمبيوتر سري وقع في يديك وتريد نسخه. يمكنك تقسيمها إلى طبقات رقيقة ونسخها بعناية طبقة تلو طبقة. ولكن ما مدى الدقة التي تحتاجها إلى نسخة لتعمل بشكل كامل أو جزئي على الأقل؟ من الصعب للغاية الإجابة على مثل هذا السؤال بدون تجارب.



تقوم الأجهزة الإلكترونية ، أو المحاكاة الحيوية ، بنسخ مبادئ النظم الحيوية أو أخذها كأساس. تمامًا كما شاهد ليوناردو دافنشي تحليق الطيور واخترع ornithopter (لسوء الحظ ، لم يتم العثور على مواد مناسبة ومصادر للطاقة في ذلك الوقت) ، لذلك في القرن العشرين قمنا بنسخ أنظمة أكثر وأكثر تعقيدًا. رقائق RFID ، مواد لاصقة طبية (مواد لاصقة) ، هياكل كارهة للماء ، مستشعرات النانو - تم إنشاء كل هذا وأكثر من ذلك بكثير باستخدام النماذج الحيوية. في مكان ما ، فإن وجود نموذج أولي في الطبيعة جعل من الممكن فهم أن التكنولوجيا ، من حيث المبدأ ، ممكنة. إذا كانت النباتات قادرة على تصنيع السكريات والنشا من ثاني أكسيد الكربون والماء ، فيمكن عندئذٍ إنشاء جهاز يؤدي نفس الوظيفة.



وإذا حسّن التطور الأنظمة من أجل التكيف مع البيئة ، فيمكننا تحسينها لمهامنا. من وجهة نظر التطور ، يجب أن يستهلك الدماغ البشري القليل من الطاقة ، ويجب أن يكون مقاومًا للتأثيرات الجسدية (من غير المحتمل أن يعجبك ذلك إذا فقدت الذاكرة تمامًا من سقوط التفاحة على رأسك) ، يجب أن يتغلب رأس الطفل بحرية على قناة الولادة عند الولادة ، وما إلى ذلك.



في حالة تطوير جهاز باستخدام نفس المبادئ ، لا توجد لدينا هذه القيود. مثل مئات الآخرين.



بالمناسبة ، غالبًا ما التزم أسلافنا بنظرية التفكير "النهائية" ، بافتراض أن العمليات تحدث في مكان ما بعيدًا (في الروح) وتنتقل في شكل أوامر من خلال بعض الأعضاء. اعتقد أرسطو وزملاؤه أن نهاية الروح تكمن في القلب. لكن تجارب الأطباء القدماء كانت محدودة بالمستوى التقني للحضارة. استمر هذا تقريبًا حتى اكتشف لويجي جالفاني في عام 1791 أن التيار يتسبب في تقلص العضلات. أدت هذه التجارب إلى ظهور أبحاث في مجال الظواهر الكهربائية الحيوية. في مرحلة ما ، قرر كاتو قياس إمكانات كل شيء من حوله وبدأ في فتح الحيوانات لقياساته. وجد أن السطح الخارجي للمادة الرمادية مشحون بشكل إيجابي أكثر من البنى العميقة للدماغ. كما أشار إلى أن التيارات الكهربائية في الدماغ تبدو مرتبطة بالوظيفة الأساسية."عندما عرضت الزبيب على القرد ، لكنني لم أعطيها ، كان هناك انخفاض طفيف في التيار" . بفضله ، ولد تخطيط كهربية الدماغ غير الجراحي (أي لا يرتبط بالاختراق من خلال الحواجز الخارجية للجسم). في عام 1890 ، اكتشف عالم الفسيولوجيا Adolf Beck من بولندا تقلبات الجهد الكهربائي المنخفض وعالية التردد في الجهود الكهربائية التي تحدث بين قطبين كهربائيين وُضعا في القشرة القذالية لدماغ أرنب.



في تلك اللحظة أصبح من الواضح للعديد من العلماء أن الدماغ شيء يمكن إدراكه بشكل أساسي. ربما هذه ليست "محطة" للروح الإلهية ، ولكنها آلة كهربائية مفهومة تمامًا ، ولكنها معقدة للغاية فقط. أو يحتوي على مثل هذا المكون الهندسي ويمكن دراسته. أنشأ كاتو الشروط المسبقة للظهور اللاحق لـ EEG. تم إنشاء تخطيط كهربية الدماغ الحديث بواسطة Berger ، على الرغم من أنه كان لديه أسلاف مثل Pravdich-Neminsky وآخرين.



قبل عامين من تجارب كاتو ، في عام 1873 ، تم اكتشاف طريقة جولجي (التي سميت على اسم مؤلفها ، عالم وظائف الأعضاء الإيطالي كاميلو جولجي) ، والتي تسمح بتلوين الخلايا العصبية الفردية (على الرغم من أن كلمة "الخلايا العصبية" لم تستخدم حتى عام 1891).



قبل اكتشاف جولجي في علم الأحياء ، كان المفهوم شائعًا ، اقترحه عالم الأنسجة الألماني جوزيف فون جيرلاش ، الذي اعتقد أن الألياف الخارجة من أجسام خلوية مختلفة كانت متصلة بشبكة واحدة تسمى "الشبكة الشبكية". ترجع شعبية أفكار جيرلاخ إلى حقيقة أنه ، على عكس القلب أو الكبد ، لا يمكن تقسيم الدماغ والجهاز العصبي إلى وحدات هيكلية منفصلة: على الرغم من وصف الخلايا العصبية في الأنسجة من قبل العديد من الباحثين في ذلك الوقت ، فإن الصلة بين الخلايا العصبية والمحاور التي تربطها والتشعبات كانت غير واضحة. كان السبب الرئيسي لذلك هو عدم وجود الفحص المجهري. بفضل اكتشافه ، رأى جولجي أن العمليات المتفرعة لجسم خلية واحد لا تندمج مع الآخرين. ومع ذلك ، لم يرفض مفهوم غيرلاخ ، مما يشير إلى أن الفروع الطويلة النحيلة كانت على الأرجحمتصل بشبكة واحدة مستمرة.



كان مثل ما يعرفه الميكانيكيون والكهربائيون بالفعل. انتصر النهج الآلي. صحيح أنه لا يزال من غير الواضح كيف يعمل. أو على الأقل كيف يمكن أن يعمل.



بعد أربعة عشر عامًا ، في عام 1887 ، أثبت عالم التشريح العصبي الإسباني سانتياغو رامون واي كاجال أن العمليات الطويلة الرفيعة التي تظهر من أجسام الخلايا ليست متصلة على الإطلاق بشبكة واحدة. يتألف الجهاز العصبي ، مثله مثل جميع الأنسجة الحية الأخرى ، من عناصر منفصلة. في عام 1906 ، حصل Ramon y Cajal و Camillo Golgi على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب عن أعمالهم المتعلقة ببنية الجهاز العصبي . لا تزال رسومات Ramon-i-Cajal ، التي نجا حوالي 3000 منها حتى يومنا هذا ، واحدة من أكثر الأوصاف تفصيلاً للتنوع الهيكلي للدماغ والجهاز العصبي.





رسم بواسطة Santiago Ramon y Cajal



أظهر المزيد من البحث المزيد والمزيد من التفاصيل أنه يمكننا بشكل أساسي معرفة طريقة تفكيرنا - على المستوى الهندسي. هذا يعني أنه يمكننا عمل المحاكاة الحيوية التطبيقية.







على الرغم من أنه كان معروفًا منذ أيام جالفاني أن الأعصاب يمكن أن تستثير كهربائيًا ، إلا أن المنبهات المستخدمة لإثارة الأعصاب كان من الصعب للغاية التحكم فيها. ما هي القوة والمدة التي يجب أن تكون عليها الإشارة؟ وكيف يمكن تفسير العلاقة بين التحفيز والاستثارة من خلال الفيزياء الحيوية الأساسية؟ تم طرح هذه الأسئلة في مطلع القرنين التاسع عشر والعشرين من قبل الرواد في دراسة الإثارة العصبية جان هورويج (جان ليندرت هورويج ، ١٨٤١-١٩١٩ ، وأحيانًا تمت صياغتها بشكل غير دقيق باسم "Hoorweg") ، جورج فايس (جول أدولف جورج فايس ، 1851-1931)لويس لابيك (1866-1952) . في دراسته الأولى عام 1907 ، قدم لابيك نموذجًا للعصب ، والذي يقارنه بالبيانات التي تم الحصول عليها من خلال تحفيز عصب الضفدع. سيعمل هذا النموذج ، الذي يعتمد على دائرة مكثف بسيطة ، كأساس لنماذج مستقبلية لغشاء الخلية العصبية.



فقط لكي تفهم تعقيدات العلم في تلك السنوات ، هناك بعض الأمثلة تستحق الذكر. كان التحفيز الذي استخدمه Lapik عبارة عن دفعة كهربائية قصيرة تم تطبيقها من خلال قطبين كهربائيين تم تصميمهما وتصنيعهما خصيصًا لهذا الغرض. من الناحية المثالية ، يمكن لتجارب التحفيز استخدام النبضات الحالية ، لكن لم يكن من السهل إنشاء مصادر التيار المناسبة. بدلاً من ذلك ، استخدم Lapik مصدر جهد - بطارية. تم إجراء تنظيم الجهد باستخدام مقسم جهد ، وهو عبارة عن سلك طويل به منزلق ، يشبه مقياس الجهد الحديث. كان من الصعب أيضًا الحصول على نبضات دقيقة لا تتجاوز مدتها بضعة أجزاء من الألف من الثانية ، وكانت الأداة التي تم اختراعها سابقًا لهذا الغرض تسمى "الريوتومي". يتكون الجهاز من مسدس بقفل كبسولة ،الذي كسرت رصاصة العبور الأول أولاً ، وخلقت تيارًا في الدائرة المحفزة ، ثم كسرت العبور الثاني في طريقها ، مما أدى إلى قطع الاتصال.



قاد عمل 1907 لابيك إلى عدد من الاعتبارات النظرية. افترض أن تنشيط سلسلة من الخلايا العصبية يعتمد على التحفيز الكهربائي المتسلسل لكل خلية بواسطة نبضة أو جهد فعل للخلية السابقة. اقترح لابيك نظرية العمليات العصبية التي تشبه الضبط أو الرنين بين دوائر الراديو التذبذبية.



في عام 1943 تم نشر كتاب لابيك La machine nerveuse [ آلة الأعصاب ] ، والذي يلخص سنوات البحث العديدة للعالم.





الناشر Paris: Maison parisienne Neurdein (ND. Phot.)، Sd في



كثير من الأحيان ، عند مناقشة نتائج Lapik لبيولوجيا الأعصاب الحسابية ، قد يواجه المرءمع بيان أن لابيك هو مبتكر وباحث أول نموذج عصبي يسمى "الدمج والنار". وفقًا لهذا النموذج ، يمكن وصف خوارزمية الخلايا العصبية على النحو التالي: عندما يتم تطبيق تيار على مدخلات الخلايا العصبية ، يزداد فرق الجهد (الجهد) عبر الغشاء بمرور الوقت حتى يصل إلى قيمة عتبة معينة يحدث عندها تغيير يشبه القفزة في جهد الخرج حتى الإمكانات المتبقية ، وبعد ذلك يمكن تكرار العملية مرارًا وتكرارًا. في الواقع ، كانت العلاقة بين الإثارة العصبية وتكوين النبضات العصبية في وقت لابيك لا تزال غير واضحة ، ولا يطرح العالم فرضيات حول هذا أو حول كيفية عودة الغشاء إلى حالته الأصلية بعد إصدار النبضة.



أدى التطوير الإضافي لأفكار لابيك في إطار البيولوجيا العصبية الحسابية إلى ظهور العديد من النماذج الأكثر دقة وكاملة للخلايا العصبية البيولوجية. وهي تشمل نموذج الدمج وإطلاق النار المتسرب ، ونموذج التكامل والنار ذو الترتيب الجزئي ، ونموذج Galves-Löckerbach [ نموذج Galves - Locherbach] ، ونموذج التكامل والنار الأسي ، والعديد من النماذج الأخرى. مُنحت جائزة نوبل لعام 1963 لأبحاث السير آلان لويد هودجكين (1914-1998) والسير أندرو فيلدينغ هكسلي (1917-2012 ، حتى لا يتم الخلط بينه وبين كاتب).





مصدر



يعتبر الحبار الساحلي طويل القدمين (Doryteuthis pealeii) ، مثله مثل الحبار الآخر ، كائنًا نموذجيًا مناسبًا للغاية لعلماء الفسيولوجيا العصبية بسبب وجود محاور عملاقة فيه. محوار الحبار العملاق عبارة عن محور عصبي كبير جدًا (يبلغ قطره حوالي 0.5 مم ، ولكن أحيانًا يصل إلى 1.5 مم) يتحكم في جزء من نظام رد الفعل المائي للحبار ، والذي يستخدمه بشكل أساسي للحركات القصيرة ولكن السريعة جدًا في الماء. يوجد سيفون بين مخالب الحبار ، يمكن من خلاله دفع الماء سريعًا بسبب تقلصات عضلات جدار جسم الحيوان. يبدأ هذا الانكماش من خلال جهود العمل في المحور العملاق. نظرًا لأن المقاومة الكهربائية تتناسب عكسيًا مع مساحة المقطع العرضي لجسم ما ، فإن إمكانات الفعل تنتشر بشكل أسرع في محور عصبي أكبر منها في محور أصغر.لذلك ، تم الحفاظ على زيادة قطر المحور العصبي العملاق في عملية التطور ، حيث سمح بزيادة سرعة تفاعل العضلات. كانت هذه هدية حقيقية لـ Hodgkin و Huxley ، اللذين كانا مهتمين بالآلية الأيونية لإمكانات العمل - بعد كل شيء ، بفضل القطر الكبير للمحور ، كان من الممكن تثبيت أقطاب كهربائية في تجويفه!





المصدر



إن نموذج هودجكين-هكسلي هو نظام من المعادلات التفاضلية غير الخطية التي تصف تقريبًا الخصائص الكهربائية للخلايا المثارة. كانت النتيجة نموذجًا كان بمثابة أساس لبحث أكثر تفصيلاً - كان هذا تقدمًا كبيرًا في الفيزيولوجيا العصبية في القرن العشرين.



يتم تنفيذ أحد أكثر المشاريع إثارة للاهتمام بواسطة علماء من مختبر سيباستيان سيونغ. كان الهدف المباشر للمشروع هو إنشاء خريطة للوصلات بين الخلايا العصبية في شبكية عين فأر يدعى هارولد. تم اختيار شبكية العين ككائن نموذجي لاختبار التقنيات اللازمة لتحقيق هدف علمي طويل المدى - وصف كامل للشبكة العصبية للدماغ البشري. تمت إزالة دماغ الفأر من الجمجمة وتقطيعه إلى طبقات رقيقة.



تم تمرير المقاطع التي تم الحصول عليها من خلال مجهر إلكتروني. عندما أدرك طاقم المختبر أن إعادة بناء خريطة لاتصالات خلية عصبية واحدة تتطلب حوالي خمسين ساعة من وقت عمل المتخصص وأن رسم خرائط لشبكية الفئران لمجموعة من مائة عالم سيستغرق ما يقرب من مائتي عام ، أصبح من الواضح أن هناك حاجة إلى حل مختلف تمامًا. ووجدت. ابتكر لعبة EyeWire عبر الإنترنت ، حيث يتنافس اللاعبون ضد بعضهم البعض لتلوين صور فوتوغرافية لشرائح من أدمغة الفئران.



في عام 2014 ، بعد عامين من إطلاق EyeWire ، توصل طاقم المختبر إلى الاكتشاف الأول ونشره في مجلة Nature. اكتشف العلماء بالضبط كيف تتعرف الثدييات على الحركة. عندما يصطدم الضوء بالخلايا المستقبلة للضوء ، فإنها تنقل إشارة إلى الخلايا ثنائية القطب ، ثم خلايا amacrine - وأخيرًا الخلايا العقدية. قام العلماء بتحليل 80 خلية عصبية نجمية amacrine (29 منها ساعد لاعبو EyeWire في وصفها) والخلايا ثنائية القطب المرتبطة بها. لقد لاحظوا أن أنواعًا مختلفة من الخلايا ثنائية القطب ترتبط بشكل مختلف بالخلايا العصبية amacrine: توجد الخلايا ثنائية القطب من نوع واحد بعيدًا عن "سوما" (جسم) الخلية النجمية وتنقل الإشارة بسرعة ، وتقع الخلايا من نوع آخر بالقرب منها ، ولكن تنتقل الإشارة مع تأخير.



إذا تحرك المنبه في مجال الرؤية بعيدًا عن الجسم (سوما) لخلية amacrine النجمية ، يتم تنشيط الخلية ثنائية القطب "البطيئة" أولاً ، ثم الخلية "السريعة". ثم ، على الرغم من التأخير ، تصل إشارات كلا النوعين من الخلايا إلى الخلايا العصبية النجمية في نفس الوقت ، فإنها ترسل إشارة قوية وتمررها إلى الخلايا العقدية. إذا تحرك المنبه نحو سوما ، فإن إشارات الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية ثنائية القطب لا "تلتقي" وتكون الإشارة من خلية أماكرين ضعيفة .



تم استخدام البيانات التي وصفها اللاعبون لتدريب نماذج التعلم الآلي المقابلة عليهم ، والتي يمكنها بعد ذلك إجراء التلوين بمفردها.... يكمن نوع من السخرية في حقيقة أن هذه النماذج تستند إلى شبكات عصبية تلافيفية (سنتحدث عنها بالتفصيل لاحقًا) ، تم إنشاؤها ، بدورها ، تحت تأثير البيانات العلمية التي تم الحصول عليها أثناء دراسة القشرة البصرية للدماغ.



في 2 أبريل 2013 ، بدأت مبادرة BRAIN. كان اللبنة الأولى في المؤسسة مقالة بقلم Paul Alivizatos ، والتي حددت خططًا تجريبية لمشروع أكثر تواضعًا ، بما في ذلك الطرق التي يمكن استخدامها لبناء "شبكة عصبية وظيفية" كما تسرد أيضًا التقنيات التي ستحتاج إلى تطوير أثناء المشروع. تم التخطيط للانتقال من الديدان والذباب إلى النظم الحيوية الأكبر ، على وجه الخصوص ، الزبابة الأقزام. هو أصغر حيوان ثديي معروف بوزن الجسم ، ويتكون دماغه من حوالي مليون خلية عصبية فقط. سيكون من الممكن الانتقال من الزبابة إلى الرئيسيات ، بما في ذلك ، في المرحلة الأخيرة ، إلى البشر.



تم بناء أول شبكة عصبية لمخلوق حي ، وهي الديدان الخيطية C. elegans ، في عام 1986 من قبل مجموعة من الباحثين بقيادة عالم الأحياء سيدني برينر (1927-2019) من كامبريدج. قام برينر وزملاؤه بتقطيع الديدان المليمترية بعناية إلى شرائح رفيعة وقاموا بتصوير كل قسم باستخدام كاميرا فيلم مثبتة على مجهر إلكتروني ، ثم تتبعوا يدويًا جميع الروابط بين الخلايا العصبية باستخدام الصور . ومع ذلك ، يحتوي C. elegans فقط على 302 خلية عصبية وحوالي 7600 نقطة تشابك عصبية. في عام 2016 ، كرر فريق من العلماء من جامعة Dalhousie في كندا الإنجاز الذي حققه زملاؤهم في يرقة Tunicate Ciona intestinalis ، التي يتكون نظامها العصبي المركزي ، كما اتضح ، من 177 خلية عصبية و 6618 وصلة متشابكة .... ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الطرق المستخدمة لبناء شبكة عصبية غير فعالة بالنسبة للجهاز العصبي الكبير. لم يفكر الباحثون بجدية في الشروع في مشاريع أكبر حتى عام 2004 ، عندما اقترح الفيزيائي وينفريد دينك وعالم التشريح العصبي هاينز هورستمان استخدام مجهر آلي لتشريح وتصور الدماغ ، وبرمجيات لجمع ودمج الصور الناتجة .



في عام 2019 ، نشرت مجلة Nature منشورًا للدكتور سكوت إيمونز مع تقرير مفصل عن إعادة بناء الشبكة العصبية للديدان الخيطية Caenorhabditis elegans باستخدام طريقة جديدة... قبل عام ، أكملت مجموعة من العلماء بقيادة Zhihao Zheng من جامعة برينستون العمل على مسح دماغ ذبابة الفاكهة ، والذي يتكون من حوالي 100000 خلية عصبية. سمح النظام ، الذي طوره Zheng وزملاؤه ، بالمرور عبر مجهر إلكتروني لمسح ناقل الحركة لأكثر من 7000 قسم أرق من دماغ الذبابة ، كل منها كان سمكه حوالي 40 نانومتر ، والحجم الإجمالي للصور الناتجة كان 40 تريليون بكسل .



في أبريل 2019 ، موظفو معهد الدماغ. احتفل ألين في سياتل بكسر المعلم الأخير في مشروع لرسم خريطة لمليمتر مكعب واحد من دماغ الفأر مع 100000 خلية عصبية ومليار اتصال بينها. لمعالجة عينة بحجم حبة الخردل ، عملت المجاهر بشكل مستمر لمدة خمسة أشهر ، حيث جمعت أكثر من 100 مليون صورة من 25000 قسم من القشرة البصرية. ثم استغرق البرنامج الذي طوره علماء المعهد حوالي ثلاثة أشهر لدمج الصور في مجموعة واحدة ثلاثية الأبعاد من 2 بيتابايت. تشغل جميع صور كوكبنا ، التي جمعتها بعثات لاندسات على مدار 30 عامًا ، حوالي 1.3 بيتابايت فقط ، مما يجعل عمليات مسح دماغ الفأر عمليًا "العالم كله في حبة رمل". الهدف النهائي - الشبكة العصبية للدماغ البشري النانوي - لا يزال بعيد المنال.عدد الخلايا العصبية فيه مشابه لعدد النجوم في مجرة ​​درب التبانة (حوالي 10¹¹). مع تقنية التصوير الحالية ، سوف يستغرق الأمر عشرات من المجاهر التي تعمل على مدار الساعة لآلاف السنين لجمع البيانات اللازمة لتحقيق الهدف النهائي. لكن التقدم في الفحص المجهري ، بالإضافة إلى تطوير أجهزة كمبيوتر وخوارزميات أكثر قوة لتحليل الصور ، دفع مجال الوصلات إلى الأمام بسرعة كبيرة لدرجة أن الباحثين أنفسهم يفاجئون. يقول ريد: "قبل خمس سنوات ، كان التفكير في المليمتر المكعب طموحًا للغاية". يعتقد العديد من الباحثين اليوم أن رسم الخرائط الكاملة لدماغ الفأر ، والذي يبلغ حجمه حوالي 500 ملليمتر مكعب ، سيكون ممكنًا في العقد المقبل. "اليوم ، قد يبدو رسم خرائط للدماغ البشري على المستوى المشبكي أمرًا لا يصدق. ولكن إذا استمر التقدم بنفس الوتيرة ،في كل من قوة الحوسبة والأساليب العلمية ، هناك بالفعل زيادة أخرى بمقدار ألف مرة في القدراتلا يبدو لنا مستبعدًا ".





مصدر



مبادرة BRAIN ليس البرنامج الوحيد واسع النطاق في هذا المجال. يشارك العلماء من مشروع Blue Brain ومشروع Human Brain أيضًا في إنشاء نموذج وظيفي لدماغ الفئران (مع التركيز على الدماغ البشري). مشروع الدماغ الصيني يمضي قدمًا أيضًا.



في الواقع ، بعد أن فهمت مدى تعقيد هذه النماذج الأولية البيولوجية ، يمكنك الانتقال إلى نهج هندسي والبدء تدريجيًا في مناقشة تطبيق المبادئ في الحوسبة الحديثة. لكن المزيد عن ذلك في المرة القادمة. أو - بمزيد من التفصيل في هذا الجزء وما يليه - في كتاب سيرجي ماركوف "البحث عن الأغنام الكهربائية: كتاب كبير للذكاء الاصطناعي" ، والذي يتم إعداده للنشر من قبل دار النشر "ألبينا غير الخيالية". لا يمكنك شراء الكتاب حتى الآن ، ولكن يمكنك بالفعل قراءة المنشورات على المواد. حسنًا ، بشكل عامأولنسبيجل متخصص رائع جدا.