Hoe Een Menselijk Brein Te Bouwen

{h1}

Een europese neurowetenschapper hoopt een virtueel menselijk brein te bouwen. Hij doet het in zeven stappen.

Henry Markram is van plan om vanuit het niets een brein te bouwen. Als neurowetenschapper bij het Swiss Federal Institute of Technology gelooft hij dat de enige manier om echt te begrijpen hoe menselijke hersens werken - en waarom ze dat vaak niet doen - is om er een te maken en het dan aan een spervuur ​​van experimenten te onderwerpen.

Markram heeft het Human Brain Project opgericht om precies dat te doen. De inspanning is gericht op het integreren van de honderdduizenden stukjes van de hersenpuzzel die de afgelopen decennia zijn ontdekt door neurowetenschappers, van de structuren van ionenkanalen tot de mechanismen van bewuste besluitvorming, tot een enkel supercomputer-model: een virtueel hersenen.

Als het plan werkt, zal het resulterende model in staat zijn om te leren en zal het geleidelijk aan complexe cognitieve vermogens ontwikkelen, net als een levend mens. Wat nog belangrijker is, is dat de geprogrammeerde structuur, de breincode ontwikkeld door het Human Brain Project, beschikbaar zal zijn voor alle neurowetenschappers van de wereld waar het hen uitkomt, of dat het nu onderwerpt aan virtuele röntgenstralenexperimenten, en het overspoelt met de programmeerbare equivalenten van nieuwe experimentele geneesmiddelen, of het verstoren van de processen op elk niveau en het observeren van de effecten.

Het plan is controversieel; sommige wetenschappers denken dat het gewoon niet zal werken, terwijl anderen voorspellen dat een virtueel brein net zo mysterieus en moeilijk is om mee te werken als een echte. Niettemin is het Human Brain Project geselecteerd als een finalist voor de twee nieuwe vlaggenschipinitiatieven van de Europese Unie - subsidies ter waarde van 1 miljard euro ($ 1,3 miljard) per stuk.

Als zij de financiering winnen, wat zullen Markram en zijn team dan eigenlijk doen? Hoe bouw je een menselijk brein?

"We hebben al prototypesystemen geïnstalleerd, klaar om uit te breiden, te verfijnen en perfectioneren," vertelde Markram Life's Little Mysteries. Hij zegt dat het proces kan worden opgesplitst in zeven belangrijke stappen. [5 vragen voor de man die van plan is om een ​​brein te bouwen]

Hersenmechanica

Eerst moeten de wetenschappers beslissen over het volume hersenweefsel dat ze moeten construeren, en ten tweede moeten ze mathematische modellen van neuronen door heel dit volume verdelen op een manier die overeenkomt met experimentele gegevens uit echte menselijke hersenen.

Vervolgens verbinden ze de modelneuronen met elkaar via virtuele synapsen - signaaldragende paden. Wat signaalsnelheden betreft, zal zelfs een exa-schaal supercomputer, die 1 miljard miljard berekeningen per seconde kan uitvoeren, niet voldoen aan de simultane verwerkingscapaciteiten van echte menselijke hersenen, en dus zullen de hersenen van het model altijd taken voltooien en gedachten in slow motion genereren (ten opzichte van ons). [Top 10 Mysteries of the Mind]

De vierde stap in het bouwen van hersens is om het systeem te ontsteken. De wetenschappers zullen de modelneuronen en synapsen, evenals de gliacellen (niet-neurale hersencellen) en de bloedstroom functionaliseren door de processen van deze componenten met de computer te programmeren. Om het gedrag van deze onderdelen zo dicht mogelijk bij hun real-brain analogen te krijgen, "ontginnen we alle bestaande gegevens in de literatuur en in databases... organiseren we de resultaten en analyseren we deze voor patronen en de waarde ervan om modellen steeds meer te specificeren biologisch nauwkeurig, "zei Markram. Waar de functie van een bepaald hersendeel nog niet bekend is bij de wetenschap, zullen de teamwetenschappers samenwerken met andere neurowetenschappers om te vinden wat het is, of zullen plaatsaanduidingen in hun programma's worden ingevoegd en de lacunes invullen wanneer ze kunnen.

Vervolgens voert het team experimenten uit op zijn model om te valideren dat de cel- en synaps-typen en dichtheden allemaal overeenkomen met experimentele gegevens. "De modellen dienen om biologische gegevens systematisch te integreren, en daarom kunnen ze alleen maar meer en meer biologisch accuraat worden in de tijd omdat ze steeds meer rekening houden met biologische gegevens - zoals een spons," zei Markram. [Kan een 'Robocopalypse' mensen vernietigen?]

Virtuele realiteit

Tenzij het in staat is om te interageren met een buitenwereld, is een gesimuleerd brein slechts het virtuele equivalent van een orgaan dat drijft in formaldehyde. Dus, Markram zei dat de zesde stap van het Human Brain Project is om de hersenen te verbinden met een virtuele omgeving en trainingsprotocollen uit te voeren, zodat het modelbrein kan leren en zo complexe cognitieve vermogens ontwikkelt.

"Wanneer iemand een model als dit bouwt, moet het nog steeds worden geleerd om beslissingen te nemen, te handelen en beslissingen te nemen. Dat is een langzaam proces en er zullen extreem krachtige supercomputers nodig zijn," zei hij.

Omdat de wetenschappers een volwassen brein zullen bouwen, hoeven ze de neuron- en synaps-opbouwende processen die zich voordoen in de kindertijd niet te ondergaan, maar ze moeten hun brein nog steeds over de realiteit leren om zinvolle gedachten te genereren. De hersenen zullen leren via interacties met 'virtuele agenten die zich in virtuele werelden gedragen', zei Markram.

En ten slotte zullen de wetenschappers experimenten op de hersenen ontwerpen en uitvoeren, in de hoop alles te onderzoeken, van de neurale wortels van het menselijk gedrag tot de effecten van nieuwe geneesmiddelen op de hersenen tot de oorzaak van een van de 560 verlammende ziekten die de menselijke geest teisteren.

Volg Natalie Wolchover op Twitter @nattyover. Volg Life's Little Mysteries op Twitter @llmysteries en volg ons dan op Facebook.


Video Supplement: Krishnamurti: Informatica, genetica en het menselijk brein (2/3).




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com