研究人员建立一个数字的大脑
如果你想学的东西是如何工作的,一个策略是把它分开,再重新组装。十年,一个叫做“蓝脑计划”的全球倡议——托管在洛桑联邦理工(EPFL)——一直在试图这样做数字部分的幼年大鼠大脑。这个重建的项目提供了一个初稿,其中包含超过31000个神经元,55层的细胞,和207年不同的神经元亚型,在《华尔街日报》细胞。
英雄目前正在努力定义所有不同类型的神经元在大脑中,测量他们的电子发射性能,绘制出电路,将它们连接到另一个。这些艰苦的努力让我们一窥大脑连接的构件和逻辑。然而,得到一个完整的、高分辨率的照片和活动的所有特性的神经元在大脑区域,这些神经元的电路级行为是一个主要的挑战。
亨利·马克莱姆和他的同事们已经被数字化重建工程的方法这个问题一片大脑皮层,大脑的这一区域受益于广泛的描述。使用这种财富的数据,他们建造了一个虚拟的大脑切片代表不同的神经元类型出现在这个地区和关键特性控制他们的射击,最值得注意的是,连接建模,包括近4000万个突触和2000年每个脑细胞之间的连接类型。
“重建需要大量的实验”,马克莱姆说,欧洲职业足球联盟。“这为预测位置铺平了道路,数字,甚至离子电流流经所有4000万个突触的数量。”
重建完成后,研究人员使用强大的超级计算机模拟神经元在不同条件下的行为。值得注意的是,研究人员发现,通过稍微调整只是一个参数,钙离子的水平,他们可以产生更广泛的电路级活动模式,无法预测基于单个神经元的特性。例如,慢速同步的神经活动,已观察到大脑在睡眠中,也引发了模拟,表明神经回路可以切换到不同的“州”,可能构成重要的行为。
“类比将计算机制造者可以重新配置专注于特定的任务,”马克拉姆说。“实验表明光谱的存在的状态,这引发了新类型的问题,比如“如果你困在一个错误的国家吗?”例如,马克莱姆表明这些发现可能开辟新的途径来解释如何通过促肾上腺皮质激素的收益率开始“战或逃反映”隧道视野和侵略性。
“蓝脑计划”的研究人员计划继续探索情境依靠计算理论,同时提高他们建立了模型。迄今为止所有的结果现在免费提供给科学界https://bbp.epfl.ch/nmc-portal。
注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
出版
马克莱姆Het al。重建和模拟皮层微型电路技术。细胞,2015年10月8日发表。doi: 10.1016 / j.cell.2015.09.029
