Egy lépéssel közelebb a mesteséges agy

Svájci kutatók az agykéreg mikroáramköreinek virtuális felépítésével sikeresen azonosították azokat a kulcsfontosságú elveket, melyek meghatározzák az idegsejtek közti kapcsolódásokat. Az eredmény segítségével közelebb kerültek egy mesterséges agy megalkotásához. Korszakalkotó tanulmányukat a lausanne-i egyetem (EPFL) Blue Brain Project elnevezésű programjának kutatói az amerikai tudományos akadémia folyóiratában, a PNAS-ben tették közzé.

Az idegtudomány egyik legnagyobb kihívása, hogy azonosítsa az idegsejtek közti kapcsolódások hálózatát, amely megmagyarázza, hogy miként áramlik az agyon belül az információ. A most megismert elvek segítségével megjósolhatóvá válik a szinapszisok (kapcsolódási pontok) helye az agy neokortexében, amely a homloklebeny legfejlettebb része.

"Alapvető áttörésről van szó, mert máskülönben évtizedekig, ha nem évszázadokig tartana feltérképezni minden egyes szinapszis helyét az agyban, ráadásul jócskán megkönnyíti, hogy pontos modelleket építsünk" - magyarázta Henry Markram, a projekt vezetője.

A kutatók a kérgi mikroáramkörök virtuális felépítésekor azt vizsgálták, hogy hol találkoznak egymással a neuronok elágazásai. Meglepetésükre kiderült, hogy a modellben talált helyek 75-95 százalékos pontossággal megegyeztek a valós agyi áramkörök szinapszisainak helyével.

Ez azt jelenti, hogy az idegsejtek annyira függetlenül növekednek egymástól, amennyire csak fizikailag lehetséges, és főként ott hoznak létre kapcsolódási pontokat, szinapszisokat, ahol eközben véletlenszerűen egymásba ütköznek. Rábukkantak néhány kivételre is, ami arra utal, hogy speciális esetekben az idegsejtek kémiai szignálokat használnak, hogy megváltoztassák a statisztikai jellegű kapcsolódást.

Mindezek ismeretében a Blue Brain munkacsoport közel tökéletes jóslást tud adni az áramkörben lévő kapcsolódási pontok helyére.
A munkához szükséges virtuális kérgi mikroáramkört az IBM nagy teljesítményű Blue Gene szuperszámítógépén 3D-s modell formájában hozták létre, neuronról neuronra építve fel. Körülbelül 10 ezer virtuális idegsejtből épült fel a modell, a neuronok helye véletlenszerű volt, de sűrűségük megfelelt az élő szövetek morfológiai típusainak.

A felfedezés azt is megmagyarázza, hogy miként képes ellenállni az agy a károsodásnak, és arra utal, hogy adott fajon belül a szinapszisok helye minden egyes egyed agyában inkább tekinthető hasonlónak, mint eltérőnek. A tanulmány jelentősen felgyorsítja az utat, amíg a kutatók eljutnak az idegrendszer részletes modelljének megalkotásához - írta az EurekAlert című amerikai tudományos portál.