Ученые смоделировали человеческий мозг

Ученые международной лаборатории «Цифровизация, анализ и синтез сложных механических систем, сетей и сред» Института проблем машиноведения (ИПМаш) РАН под руководством профессора Тель-Авивского университета Эмилии Фридман разработали уникальный математический алгоритм, который может моделировать работу человеческого мозга в различных ситуациях.

Этот алгоритм имеет потенциал для исследования психических заболеваний и разработки интерфейсов «мозг-компьютер» для управления имплантами.

Самый сложный орган

Человеческий мозг является одним из самых сложных органов, состоящим из более чем 80 миллиардов нейронных клеток. Создание полноценных моделей такого сложного органа пока остается нерешенной задачей мировой науки. Однако, ученые из лаборатории ИПМаш РАН приблизились к этой цели, разрабатывая модели для отдельных режимов работы головного мозга в различных ситуациях, включая экстремальные.

Математическая модель

Основой для разработки алгоритма стала математическая модель ФитцХью-Нагумо, которая уже используется для изучения отдельных клеток головного мозга или их популяций. Однако, эта модель имеет ограничения, которые не позволяют моделировать одновременную работу миллиардов нейронов. Ученые из ИПМаш РАН сфокусировались на измерении мембранных потенциалов нейронов, то есть напряжения стенок клеток головного мозга в различных ситуациях. С помощью математических методов скоростного градиента и фильтров-дифференциаторов, в сочетании с моделью ФитцХью-Нагумо, удалось достичь нового уровня возможностей моделирования человеческого мозга.

Решаемая задача

Одним из важных результатов этого подхода является то, что сложность алгоритма не увеличивается при изменении количества моделируемых нейронов. Это означает, что задача моделирования сети с десятками миллиардов узлов, подобной человеческому мозгу, уже не кажется недостижимой. Кроме того, ученым удалось математически доказать, что параметры модели можно будет точно настроить в зависимости от этих данных. При этом динамика модели будет повторять динамику реального нейрона или нейронной популяции.

Применение этого математического алгоритма может иметь значительные последствия для исследования психических заболеваний, таких как эпилепсия и синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ). Также, разработка интерфейсов «мозг-компьютер» может открыть новые возможности в области нейропротезирования и управления роботами с помощью мысли.

The post Ученые смоделировали человеческий мозг appeared first on Русская семерка.