블루 브레인 프로젝트

Blue Brain Project

블루 브레인 프로젝트는 쥐의 뇌를 디지털로 재구성하는 것을 목표로 하는 스위스의 뇌 연구 계획입니다.이 프로젝트는 2005년 5월 스위스 에콜 폴리테크니크 페데랄 데 로잔(EPFL) 뇌 및 마음 연구소에 의해 설립되었습니다.그것의 임무는 포유류 뇌의 생물학적으로 상세한 디지털 재구성과 시뮬레이션을 사용하여 뇌 구조와 기능의 기본 원리를 밝히는 것입니다.

이 프로젝트는 유럽 인간 두뇌 프로젝트를 시작한 헨리 마크람(Henry Markram)의 창립 감독이 맡았으며 펠릭스 쉬르만(Felix Schürmann), 아드리아나 살바토레(Adriana Salvatore), 션 힐(Sean Hill)이 공동 감독을 맡았습니다.Michael Hines의 NEURON을 실행하는 Blue Gene 슈퍼컴퓨터를 사용한 시뮬레이션은 생물학적으로 사실적인 뉴런[1][2][3] 모델과 경험적으로 재구성된 모델 커넥톰을 포함합니다.

마드리드 슈퍼컴퓨팅 및 시각화 센터(CeSViMa)가 협력하는 Cajal Blue Brain과 대학 및 독립 연구소에서 운영하는 기타 협력이 있습니다.

골

2006년 12월에 완성된 이 프로젝트의 초기 목표는 일부 연구자들에 의해 의식적인 생각과 같은 더 높은 기능을 담당하는 것으로 생각되는 [5][6]신피질의 가장 작은 기능 단위로 간주되는 모의 쥐 신피질 기둥의 생성이었습니다.[4]인간의 경우, 각 칼럼의 길이는 약 2mm (0.079인치)이고, 직경은 0.5mm (0.020인치)이며 약 60,000개의 뉴런을 포함하고 있습니다.쥐의 신피질 기둥은 구조가 매우 비슷하지만 10,000개의 뉴런과 10개의8 시냅스만을 포함하고 있습니다.1995년에서 2005년 사이에 마크람은 뉴런의 종류와 그들의 연결을 그러한 열에 매핑했습니다.

진보.

2005년까지 최초의 셀룰러 모델이 완성되었습니다.10,000개의 세포로 이루어진 최초의 인공 세포 신피질 기둥은 2008년까지 만들어졌습니다.2011년 7월까지, 총 100만 개의 세포를 가진 100개의 신피질 기둥으로 이루어진 세포 중간 회로가 만들어졌습니다.세포 쥐의 뇌는 2014년에 100개의 중간 회로로 총 1억개의 세포로 계획되었습니다[needs update].총 천억 개의 세포를 가진 쥐의 뇌 1,000개에 해당하는 세포성 인간의 뇌가 2023년까지 가능할 것으로 예측되었습니다.[7][8]

2007년 11월,[9] 이 프로젝트는 신피질 칼럼을 생성, 검증 및 연구하기 위한 데이터 기반 프로세스를 제공하는 첫 번째 단계의 종료를 보고했습니다.

2015년, 에콜 폴리테크니크 페데랄 드 로잔(EPFL)의 과학자들은 신경교세포 성상세포와 뉴런 사이의 이전에는 알려지지 않은 관계의 정량적 모델을 개발했습니다.이 모델은 신경아교 혈관 유닛(NGV)의 기능을 통해 뇌의 에너지 관리를 설명합니다.뉴런-교세포의 추가 층은 시스템의 기능을 향상시키기 위해 Blue Brain Project 모델에 추가되고 있습니다.[10]

2017년, 블루 브레인 프로젝트는 신경절들이 최대 11차원으로 서로 연결되어 있다는 것을 발견했습니다.이 프로젝트의 책임자는 뇌를 이해하는 것의 어려움은 부분적으로 신경망을 연구하는 데 적용되는 수학이 그렇게 많은 차원을 감지할 수 없기 때문이라고 제안했습니다.Blue Brain Project는 대수적 토폴로지를 사용하여 이러한 네트워크를 모델링할 수 있었습니다.[11]

2018년, 블루 브레인 프로젝트는 "손으로 그린 지도에서 구글 어스로 가는 것"과 같은 첫 번째 디지털 3D 뇌세포 아틀라스를 출시했으며, 뇌의 737개 지역의 주요 세포 유형, 숫자 및 위치에 대한 정보를 제공했습니다.[12]

2019년, 블루 브레인 프로젝트를 진행하고 있는 컴퓨터 신경 과학자 중 한 명인 Idan Segev는 "컴퓨터 속의 뇌: 나는 뇌를 시뮬레이션하는 것으로부터 무엇을 배웠는가"라는 제목의 강연을 했습니다.그의 강연에서, 그는 쥐의 뇌 전체 피질이 완성되었고, 곧 가상 뇌파 실험이 시작될 것이라고 언급했습니다.그는 또한 모델이 그들이 그 당시 사용하고 있던 슈퍼컴퓨터에 너무 무거워졌으며, 그 결과 모든 뉴런이 인공 신경망으로 표현될 수 있는 방법을 탐구하고 있다고 언급했습니다(자세한 내용은 인용 참조).[13]

2022년, 블루 브레인 프로젝트의 과학자들은 대수적 위상수학을 사용하여 몇 가지 예시만을 사용하여 수많은 독특한 세포를 생성하고 수백만 개의 독특한 신경 형태를 합성하는 알고리즘인 위상 신경 합성을 만들었습니다.이것은 그들이 건강한 상태와 병든 상태의 뇌를 복제할 수 있게 해줍니다.논문에서 Kenari 등은 이 알고리즘을 사용하여 마우스 뇌에서 수지상 형태를 디지털로 합성할 수 있었습니다.그들은 단지 몇 개의 기준 세포로부터 전체 뇌 영역을 지도로 만들었습니다.오픈 소스이기 때문에, 이것은 뇌 질환의 모델링을 가능하게 할 것이고, 결국 알고리즘은 뇌의 디지털 쌍둥이로 이어질 수 있습니다.[14]

소프트웨어

블루 브레인 프로젝트는 쥐의 뇌를 재구성하고 시뮬레이션하기 위한 많은 소프트웨어를 개발했습니다.

블루 브레인 넥서스

블루 브레인 넥서스는[15][16][17] 사용자가 데이터를 검색, 보관 및 정리할 수 있도록 지식 그래프를 사용하는 데이터 통합 플랫폼입니다.FAIR 데이터 원칙에 입각하여 신경과학 연구를 넘어 유연한 데이터 관리 솔루션을 제공합니다.그것은 오픈 소스 소프트웨어이며 깃허브의 모든 사람들이 이용할 수 있습니다.[18]

블루파이옵트

BluePyOpt는[19] 단일 뉴런의 전기 모델을 구축하는 데 사용되는 도구입니다.이를 위해 진화 알고리즘을 사용하여 매개변수를 실험 전기생리학 데이터로 제한합니다.BluePyOpt를 사용하여 단일 뉴런을 재구성하려는 시도는 Rosanna Milliore와 [20]Stefano Masori에 의해 보고되었습니다.[21]그것은 오픈 소스 소프트웨어이며 깃허브의 모든 사람들이 이용할 수 있습니다.[22]

코어뉴런

코어뉴런은 메모리 사용량과 계산 속도를 높여 대규모 시뮬레이션을 가능하게 하는 뉴런의 보충 도구입니다.그것은 오픈 소스 소프트웨어이며 깃허브의 모든 사람들이 이용할 수 있습니다.[24]

뉴로모르포비스

NeuroMorphoVis는[25] 뉴런의 형태학을 시각화하는 도구입니다.그것은 오픈 소스 소프트웨어이며 깃허브의 모든 사람들이 이용할 수 있습니다.[26]

소나타

SONTA는[27] Blue Brain Project와 Allen Institute for Brain Science의 공동 노력으로 데이터 형식에 대한 표준을 개발하고 계산 메모리와 효율성이 향상된 다중 플랫폼 작업 환경을 구현합니다.그것은 오픈 소스 소프트웨어이며 깃허브의 모든 사람들이 이용할 수 있습니다.[28][29]

자금지원

이 프로젝트는 주로 스위스 정부와 유럽 위원회의 미래 및 신흥 기술(FET) 플래그십 보조금, 그리고 [30]두 번째로 개인의 보조금과 기부금으로 자금을 조달합니다.EPFL은 Blue Gene 컴퓨터가 여전히 프로토타입이기 때문에 저렴한 비용으로 구입했으며 IBM은 응용프로그램이 기계에서 어떻게 작동하는지 탐구하는 데 관심이 있었습니다.BBP는 블루진 슈퍼컴퓨터 개념의 검증으로 여겨졌습니다.[31]

비평

Blue Brain Project의 경영진은 2013년에 자체적으로 설정한 과도하게 야심 찬 목표를 분명히 놓쳤습니다.[32][33]

프로젝트의 핵심 추진자인 Henry Makram 교수의 경영진과 프로젝트에 자금을 지원한 브뤼셀 당국의 부주의를 비판하는 목소리가 일찍이 2014년 9월에 제기되었습니다.[34][35]

마크람 교수는 결국 2016년에 지도부에서 물러나게 됩니다.[36]

관련프로젝트

카잘 블루 브레인

Cajal Blue Brain은 Magerit 슈퍼컴퓨터(CeSviMa)를 사용했습니다.

카잘 블루 브레인 프로젝트는 하비에르 드 펠리페가 이끄는 마드리드 공과대학이 협력하고 마드리드 슈퍼컴퓨팅 및 시각화 센터와 슈퍼컴퓨터 마제리트의 시설을 사용합니다.[37]카잘 연구소도 이번 협업에 참여합니다.Cajal Blue Brain에서 현재 추진 중인 주요 연구 분야는 신경학적 실험과 컴퓨터 시뮬레이션입니다.[38]새로 설계된 뇌 현미경 형태의 나노 기술은 연구 계획에 중요한 역할을 합니다.[39]

다큐멘터리

노아 허튼(Noah Hutton)은 10년에 걸쳐 다큐멘터리 영화 인 실리코(In Silico)를 만들었습니다.2021년 4월 개봉.[40]이 영화는 블루 브레인 프로젝트의 "목표와 랜드마크의 변화"와 드라마 "결국, 이것은 과학에 관한 것이 아닙니다.[41]권력, 탐욕, 자아, 명성의 보편성에 관한 것입니다."[42][43]

참고 항목

참고문헌

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  2. ^ 파머, 제이슨.생각에 더 가까운 시뮬레이션된 뇌, BBC 뉴스.
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추가열람

외부 링크

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