Науковці продемонстрували першу в історії біологічно реалістичну модель конектому, змодельовану на нейроморфному обчислювальному обладнанні. У межах дослідження вчені реалізували конектом (повну мапу і опис структурних і функціональних зв’язків між нейронами в мозку або нервовій системі) мозку дорослої плодової мухи від консорціуму FlyWire. Модель включає 140 тисяч нейронів і 50 млн синапсів і була розгорнута на нейроморфній платформі Intel Loihi 2.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
На відміну від штучних нейронних мереж і більшості абстрактних моделей, справжні біологічні нейронні системи мають розріджену та нерегулярну топологію зв’язків. Така архітектура погано узгоджується з традиційними обчислювальними підходами. Перенесення реальної структури нейронних зв’язків на сучасні апаратні платформи надзвичайно складне, але команда змогла розмістити весь конектом FlyWire на 12 чипах Loihi 2.
Отримані результати підтвердили, що сучасні масштабовані нейроморфні платформи здатні реалізовувати й прискорювати біологічно реалістичні моделі, що відкриває нові можливості для розвитку штучного інтелекту та обчислювальної нейронауки.
Конектом FlyWire – перший повний конектом нервової системи дорослої Drosophila melanogaster. Він став значним кроком уперед у точному анатомічному відтворенні складної структури мозку. Хоча така структурна модель не відображає всієї складності динаміки нейронів і механізмів навчання, вона все ж допоможе у проведенні повномасштабних симуляцій, здатних демонструвати й передбачати поведінкові закономірності.
Раніше раніше ніхто не демонстрував повну емуляцію мозку, отриману з біологічного конектома, яка керує фізично симульованим тілом через множинні натуралістичні поведінкові реакції. Результат – кілька різних типів поведінки, що керуються динамікою власних схем емульованого мозку. Сенсорні дані надходять, нейронна активність поширюється по всьому конектомі, моторні команди надходять, а фізично симульоване тіло виконує вихідні дані, вперше в емуляції всього мозку замикаючи цикл від сприйняття до дії.
Але мапа нейронних зв’язків мозку мухи – це лише початок. Представник стартапу Eon Systems PBC, який допомагав у реалізації цього проєкту, доктор Алекс Вісснер-Гросс, зазначив, що місія компанії полягає у створенні найбільшого у світі конектома та найточнішої емуляції мозку, спрямованої на повну цифрову емуляцію мозку миші та закладання основи для можливої емуляції на рівні людини.
“Мозок миші містить приблизно 70 млн нейронів, що в 560 разів перевищує кількість нейронів у мозку мухи, і команда зараз збирає коннектомічні та функціональні дані, необхідні для цього, поєднуючи мікроскопію розширення для картографування кожного нейронного з’єднання з десятками тисяч годин кальцієвої та вольтажної візуалізації, щоб зафіксувати, як ці мережі активуються в живій тканині”, – каже доктор Алекс Вісснер-Гросс.
Читайте також:
- Вчені запропонували нову теорію походження Титана та кілець Сатурна
- Вчені оцінили перспективи використання ресурсів астероїдів