Sikeresen digitalizáltákegy patkány agyának egy darabkáját a Zürichi Műszaki Egyetem és más intézmények kutatói: az általuk készített szimulációban 31 ezer neuron és 37 millió szinapszis működése modellezhető eddig elképzelhetetlen pontossággal, a fejlesztők reményei szerint új információkra derítve fényt az agy rejtélyeivel kapcsolatban. A szimuláció a Blue Brain nevű projekt első jelentősebb eredménye. A kezdeményezést 10 évvel ezelőtt indította útjára Henry Markram, akinek a távolabbi célja az lenne, hogy egy napon kollégáival létrehozza egy teljes emberi agy digitális mását, és magát a tudatot tegye vizsgálhatóvá.

Ez a cél még meglehetősen távol van, hiszen a mostani próbálkozás során egy egyharmad milliméter oldalhosszúságú agyi darabka működését modellezték, és már ez is rendkívül összetett feladatot jelentett. A digitális modellben 207 különböző típusú agyi sejt működik együtt. A kutatók azt remélik, hogy ezen a szimuláción olyan kísérletek is végrehajthatók lehetnek, amiket a valóságban nem lehet megvalósítani.

Markram és 81 kollégája azon adatok alapján építették fel az agy egy darabjának digitális modelljét, amelyeket az elmúlt 20 év során gyűjtöttek össze. Az utóbbi két évtizedben a szakértők minden lehetséges módszerrel megvizsgálták a patkányok tapintás érzékeléséért felelős agyi régióját. A piciny területet sokféleképpen darabolták, festették, boncolták és stimulálták, és a vizsgálatok eredményeként 14 ezer neuron működését és kapcsolódásait térképezték fel.

Ezen adatok alapján aztán létrehoztak egy algoritmust, amely megjósolja, hogy az egyes idegsejtek hogyan kapcsolódnak egymáshoz, majd miután a vizsgált neuronok közül 1000 darabnak egyesével elkészítették a lehető legpontosabb digitális modelljét, ráeresztették az algoritmust erre a piciny magra, és további 30 ezer virtuális neuront építettek bele a hálózatba. Az új modell nagyjából 100 ezerszer nagyobb terület működését szimulálja, mint az eddigi legjelentősebb hasonló vállalkozás, amelynek során a Harvard kutatói egy egér agyának egy mikroszkopikus „morzsáját” modellezték egy háromdimenziós térképen.

A svájci digitális agy a kutatók véleménye alapján nagyon jól sikerült, mivel adott stimulusokra ugyanúgy reagál, mint a valóságos agyak. Vagyis ha a hálózat egyik részét működésbe hozzák a kutatók, rövidesen hasonló működési mintázat figyelhető meg a teljes rendszeren, mint amikor egy élő agyat ér hasonló kezdőlépést kiváltó inger. A digitális agy ráadásul különböző aktivitási állapotokra is képes, vagyis az alvó vagy az éber állapot is modellezhető a segítségével.

A szimuláció abban is hasonlít az igazi agyra, hogy egyes idegsejtek benne csoportosan, míg mások magányosan tüzelnek, és olyan neuronok is akadnak, amelyek egymás után háromszor sülnek el, mondja Markram. A szakértő elmondása szerint a projekt végső célja annak megértése lenne, hogy milyen mechanizmusok hozzák létre a tudatot, és hogy mi mozgatja tetteinket.

Amikor a szakértő belevágott nagyszabású vállalkozásába, nagyon sokan úgy vélték, hogy annak megvalósítása lehetetlen, és feleslegesen kidobott pénz minden beleölt támogatás. Az elmúlt években ráadásul a projekt működtetésével és szakmai megalapozottságával kapcsolatban is komoly aggályok merültek fel, amikre válaszul jelentős átszervezések történtek a csapat munkájában.

A kritikusok legtöbbet hangoztatott érve a Blue Brain kapcsán, hogy kétséges, hogy egy kísérleti adatok alapján felépített modell tud-e újat mondani a neuronok hálózatának működéséről. A többség úgy véli, hogy sokkal több értelme van valódi szövetek kísérletezni, arról nem is beszélve, hogy ez utóbbi mennyivel olcsóbban megoldható. Markram miniatűr patkányagyának működését egy olyan szuperszámítógép szimulálja, amely 25 mikroszekundumonként egymilliárd számítást végez el. Az emberi agy digitalizálásához ennél egymilliárdszor jobb gépre lenne szükség.