Blue Brain

Das Blue Brain-Projekt versteht sich als Pionierprojekt zum Verständnis der Funktionsweise des Gehirns durch die Bildung groß angelegter Computermodelle. Es wurde von Henry Markrams Brain and Mind Institute der École Polytechnique in Lausanne (Schweiz) und IBM (USA) im Mai 2005 ins Leben gerufen.

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Ein wichtiges Zwischenziel des Projekts ist Blue Column, die vollständige Simulation einer neokortikalen Säule auf zellulärer Ebene. Neokortikale Säulen haben eine Höhe von 2mm und einen Durchmesser von 0,5mm.

Beim Menschen enthalten sie circa 60.000 Neuronen. Blue Column bezieht sich auf Ratten, deren kortikale Säulen circa 10.000 Nervenzellen und ungefähr 10⁸ Synapsen enthalten.

Die Simulation geht über das Konzept des neuronalen Netzes hinaus: Sie beruht auf biologisch plausiblen und komplexen Modellen verschiedener Nervenzelltypen. Eingesetzt werden der von Phil Goodman entwickelte Neocortical Simulator (NCS) in Kombination mit Michael Hines Software NEURON. Die Simulation soll auf einem Blue Gene Supercomputer berechnet werden. Blue Column soll innerhalb von 2-3 Jahren realisiert und anschließend mit einer Reihe von empirischen Daten getestet werden.

Anschließend soll die Entwicklung in zwei Richtungen fortgeführt werden:

1. Simulation einer kortikalen Säule auf molekularer Ebene, um z. B. die Bedeutung von Genexpression untersuchen zu können
2. Vereinfachung der Simulation mit dem Ziel, eine große Anzahl von Säulen zu vernetzen und parallel simulieren zu können. Das Endziel ist die Simulation eines vollständigen Neokortex, der beim Menschen aus circa 1 Million kortikalen Säulen besteht.

In einer 10-Jahres-Perspektive sollen verschiedene Forscher weltweit eigene Modelle verschiedener Gehirnregionen erstellen und in eine Internet-Datenbank hochladen können. Die Blue-Brain-Software soll diese Module miteinander vernetzen und daraus die erste Simulation eines vollständigen Gehirns aufbauen. Um das zu erreichen, müssen mehrere noch ungelöste Probleme bewältigbar werden.

Literatur

• In der Schweiz wächst ein künstliches Gehirn im Computer heran. In: Der Spiegel vom 12.02.2007 Nr. 07, S. 147ff
• Joachim Laukenmann: Lausanner Forscher wollen erstmals einen zentralen Baustein des Hirns simulieren. In: Sonntagszeitung vom 11.02.2007, Schweiz

Quellen

• http://bluebrainproject.epfl.ch/ Homepage des Blue Brain Projekts
• Henry Markram, "The Blue Brain Project", Nature Neuroscience Review, 7:153-160, 2006 February. PMID 16429124.

• http://www.storyal.de/story2007/blue-brain.htm - Das Dilemma von Blue Brain