مشروع الدماغ الأزرق

كان مشروع الدماغ الأزرق مبادرة بحثية سويسرية تهدف إلى إنشاء نموذج رقمي لدماغ الفأر. تأسس المشروع في مايو 2005 من قبل معهد الدماغ والعقل التابع للمدرسة الفيدرالية للفنون التطبيقية في لوزان (EPFL) في سويسرا. وانتهى المشروع في ديسمبر 2024. تمثلت مهمته في استخدام نماذج رقمية مفصلة بيولوجيًا ومحاكاة لدماغ الثدييات لتحديد المبادئ الأساسية لبنية الدماغ ووظيفته.

ترأس المشروع المدير المؤسس هنري ماركرام - الذي أطلق أيضًا مشروع الدماغ البشري الأوروبي - وشارك في إدارته كل من فيليكس شورمان وأدريانا سالفاتوري وشون هيل . وباستخدام حاسوب بلو جين العملاق الذي يشغل برنامج نيورون لمايكل هاينز ، تضمنت المحاكاة نموذجًا واقعيًا بيولوجيًا للخلايا العصبية ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ونموذجًا مُعاد بناؤه تجريبيًا لشبكة الاتصال العصبي .

كان هناك عدد من التعاونات، بما في ذلك مشروع كاخال بلو برين ، الذي يتم تنسيقه بواسطة مركز الحوسبة الفائقة والتصور في مدريد (CeSViMa)، وغيرها التي تديرها الجامعات والمختبرات المستقلة.

في عام 2006، أنجز المشروع أول نموذج لعمود القشرة المخية الحديثة باستخدام خلايا عصبية مبسطة. ^{[ 4 ]} وفي نوفمبر 2007، اكتمل نموذج أولي لعمود القشرة المخية الحديثة في الفئران . مثّل هذا نهاية المرحلة الأولى، التي وفّرت عملية قائمة على البيانات لإنشاء عمود القشرة المخية الحديثة والتحقق من صحته ودراسته. ^{[ 5 ] [ 4 ] [ 6 ]}

يعتبر بعض الباحثين الأعمدة القشرية الحديثة أصغر الوحدات الوظيفية في القشرة المخية الحديثة ، ^{[ 7 ] [ 8 ]} ويُعتقد أنها مسؤولة عن وظائف عليا كالتفكير الواعي . يبلغ طول كل عمود في الإنسان حوالي 2 مم (0.079 بوصة) ، وقطره 0.5 مم (0.020 بوصة) ، ويحتوي على حوالي 60,000 عصبون. أما أعمدة القشرة المخية الحديثة في الفئران ، فهي مشابهة جدًا في تركيبها، لكنها تحتوي على 10,000 عصبون فقط و10⁸ ^مشبك عصبي .    

في عام 2009، ادعى هنري ماركرام أنه "يمكن بناء دماغ بشري اصطناعي مفصل وفعال خلال السنوات العشر القادمة". ^{[ 9 ]} وقد وضع تصورًا لمشروع الدماغ البشري ، الذي ساهم فيه مشروع الدماغ الأزرق، ^{[ 4 ]} والذي حصل على تمويل من الاتحاد الأوروبي في عام 2013 يصل إلى 1.3 مليار دولار. ^{[ 10 ]}

في عام ٢٠١٥، قام المشروع بمحاكاة جزء من دماغ فأر يحتوي على ٣٠ ألف خلية عصبية. ^{[ ١١ ]} وفي العام نفسه، طوّر علماء في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (EPFL) نموذجًا كميًا للعلاقة غير المعروفة سابقًا بين الخلايا العصبية والخلايا النجمية . يصف هذا النموذج إدارة الطاقة في الدماغ من خلال وظيفة الوحدة الوعائية العصبية الدبقية (NGV). ويجري حاليًا إضافة طبقة إضافية من الخلايا العصبية والخلايا الدبقية إلى نماذج مشروع الدماغ الأزرق لتحسين أداء النظام. ^{[ ١٢ ]}

في عام ٢٠١٧، اكتشف مشروع الدماغ الأزرق أن التجمعات العصبية تتصل ببعضها البعض في ما يصل إلى أحد عشر بُعدًا. وأشار مدير المشروع إلى أن صعوبة فهم الدماغ تعود جزئيًا إلى أن الرياضيات المستخدمة عادةً لدراسة الشبكات العصبية لا تستطيع رصد هذا العدد الكبير من الأبعاد. وقد تمكن مشروع الدماغ الأزرق من نمذجة هذه الشبكات باستخدام الطوبولوجيا الجبرية . ^{[ ١٣ ]}

في عام 2018، أصدر مشروع الدماغ الأزرق أول أطلس رقمي ثلاثي الأبعاد لخلايا الدماغ ^{[ 14 ]} والذي، وفقًا لموقع ساينس ديلي ، يشبه "الانتقال من الخرائط المرسومة يدويًا إلى جوجل إيرث"، حيث يوفر معلومات حول أنواع الخلايا الرئيسية وأعدادها ومواقعها في 737 منطقة من الدماغ. ^{[ 15 ]}

في عام ٢٠١٩، ألقى إيدان سيجيف ، أحد علماء الأعصاب الحاسوبيين العاملين في مشروع الدماغ الأزرق، محاضرة بعنوان: "الدماغ في الحاسوب: ماذا تعلمت من محاكاة الدماغ؟". وذكر في محاضرته أن القشرة الدماغية الكاملة لدماغ الفأر قد اكتملت، وأن تجارب تخطيط كهربية الدماغ الافتراضية ستبدأ قريبًا. كما أشار إلى أن النموذج أصبح مُرهقًا للغاية لأجهزة الحاسوب العملاقة التي كانوا يستخدمونها آنذاك، وأنهم كانوا بالتالي يبحثون عن طرق لتمثيل كل عصبون كشبكة عصبية اصطناعية . ^{[ ١٦ ]}

في عام 2022، استخدم علماء مشروع الدماغ الأزرق الطوبولوجيا الجبرية لابتكار خوارزمية تُسمى "التوليف العصبي الطوبولوجي"، تُولّد عددًا كبيرًا من الخلايا الفريدة باستخدام عدد قليل من الأمثلة، مُركّبةً ملايين الأشكال العصبية الفريدة. وهذا يُتيح لهم محاكاة حالات الدماغ السليمة والمريضة. في ورقة بحثية، تمكّن كيناري وزملاؤه من توليف أشكال التغصنات العصبية رقميًا من دماغ الفأر باستخدام هذه الخوارزمية. ورسموا خرائط لمناطق دماغية كاملة انطلاقًا من عدد قليل من الخلايا المرجعية. ولأنها مفتوحة المصدر، ستُمكّن هذه الخوارزمية من نمذجة أمراض الدماغ، وفي نهاية المطاف، قد تُؤدي إلى إنشاء توائم رقمية للدماغ. ^{[ 17 ]}

طوّر مشروع الدماغ الأزرق عددًا من البرامج لإعادة بناء ومحاكاة دماغ الفأر. جميع البرامج المذكورة أدناه مفتوحة المصدر ومتاحة للجميع على منصة GitHub . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

مُوِّل المشروع بشكل أساسي من قِبَل الحكومة السويسرية ومنحة برنامج التقنيات المستقبلية والناشئة (FET) التابع للمفوضية الأوروبية ، [ ^{33 ] وبشكل} ثانوي من خلال منح وتبرعات من أفراد. اشترت جامعة EPFL حاسوب Blue Gene بسعر مخفّض لأنه كان لا يزال نموذجًا أوليًا، وكانت شركة IBM مهتمة باستكشاف أداء التطبيقات عليه. واعتُبر مشروع BBP بمثابة تأكيد على صحة مفهوم حاسوب Blue Gene العملاق. ^{[ 34 ]}

• دورشاك ، مانفريد (7 فبراير 2007). "تنمية الدماغ في سويسرا" . دير شبيغل .
• ليرر، يوناه (3 مارس 2008). "من العدم: هل يمكن بناء دماغ مفكر، يتذكر، ويتخذ قرارات، ودقيق بيولوجيًا باستخدام حاسوب فائق؟" . مجلة سيد . مؤرشف من الأصل في 7 فبراير 2009.
• ماركرام، هـ . (فبراير 2006). "مشروع الدماغ الأزرق" . مراجعات الطبيعة. علم الأعصاب . 7 (2): 153-160 . doi : 10.1038/nrn1848 . PMID 16429124. S2CID 15752137 .  
• راي، س. (6 يونيو 2005). "شركة آي بي إم تهدف إلى محاكاة الدماغ" . فوربس . مؤرشف من الأصل في 8 يونيو 2005.

• مشروع الدماغ الأزرق ، لوزان.
• بوابة الدماغ الأزرق - فضاء معرفي لعلم الأعصاب.
• مشروع الدماغ الأزرق على يوتيوب : مقابلة مع عيدان سيجيف.
• مشروع كاخال للدماغ الأزرق .
• إعادة بناء جوهر ذكاء الثدييات، محاضرة هنري ماركرام، 4 مارس 2008.
• هنري ماركرام: دماغ في حاسوب عملاق، مؤتمر تيد، يوليو 2009.