مشروع الدماغ الأزرق

مشروع الدماغ الأزرق  هو مبادرة سويسرية لأبحاث الدماغ تستهدف إنتاج إعادة بناء رقمية لدماغ الفأر. أسس المشروع معهد العقل والدماغ التابع لمدرسة لوزان الاتحادية للعلوم التطبيقية في سويسرا في مايو 2005، وانتهى في ديسمبر 2024. كان المشروع يهدف إلى استخدام عمليات إعادة البناء الرقمية التفصيلية بيولوجيًا ومحاكاة الدماغ الثديي لتحديد المبادئ الأساسية لبنية الدماغ ووظيفته.

تولى قيادة المشروع المدير المؤسس ، الذي أطلق أيضًا مشروع الدماغ البشري الأوروبي، وشاركه في الإدارة كل من فيليكس شورمان، وأدريانا سالفاتوري، و . استخدم المشروع الحاسوب الفائق بلو جين، الذي يعمل ببرنامج نيرون لمايكل هاينز، حيث تضمنت المحاكاة نموذجًا للخلايا العصبية يحاكي الواقع البيولوجي ونموذجًا كونيكتوم أعيد بنائه استنادًا إلى البيانات التجريبية.

أبرم المشروع العديد من الشراكات، منها التعاون مع مشروع الدماغ الأزرق كاجال، الذي يشرف عليه مركز الحوسبة الفائقة والتصور في مدريد، وغيرها من المشاريع التي تديرها الجامعات والمختبرات المستقلة.

 تاريخ المشروع 
في عام 2006، أنجز المشروع أول نموذج لعمود قشري جديد (neocortical column) باستخدام خلايا عصبية مبسطة. وفي نوفمبر 2007، أكمل النموذج الأولي لعمود قشري جديد لفأر، ممثلاً نهاية المرحلة الأولى، التي وفّرت عملية قائمة على البيانات لإنشاء العمود القشري الجديد والتحقق منه ودراسته.

يعتبر بعض الباحثين الأعمدة القشرية الجديدة أصغر الوحدات الوظيفية في القشرة الدماغية الجديدة، ويعتقد أنها مسؤولة عن الوظائف العليا مثل التفكير الواعي. في البشر، يبلغ طول كل عمود حوالي 2 ملم، وقطره 0.5 ملم، ويحتوي على نحو 60,000 خلية عصبية. أما الأعمدة القشرية للفأر فهي مشابهة جدًا في البنية لكنها تحتوي على 10,000 خلية عصبية و108 تشابكات عصبية فقط.

في عام 2009، صرح هنري ماركرام بأن "دماغًا بشريًا اصطناعيًا مفصلًا ووظيفيًا يمكن بناؤه خلال السنوات العشر القادمة". وقد أسس مشروع الدماغ البشري (Human Brain Project)، الذي ساهم فيه مشروع الدماغ الأزرق (Blue Brain Project)، وتمويله لاحقًا من قبل الاتحاد الأوروبي في 2013 بمبلغ يصل إلى 1.3 مليار دولار.

في عام 2015، قام المشروع بمحاكاة جزء من دماغ فأر يحتوي على 30,000 خلية عصبية. كما طوّر علماء في المدرسة الفدرالية العليا التقنية في لوزان نموذجًا كميًا للعلاقة غير المعروفة سابقًا بين الخلايا العصبية والخلايا النجمية (astrocytes)، موضحًا إدارة الطاقة في الدماغ عبر وحدة الأوعية العصبية الدبقية (NGV). ويجري حاليًا إضافة طبقة إضافية من الخلايا العصبية والخلايا الدبقية إلى نماذج مشروع الدماغ الأزرق لتحسين وظائف النظام.

في عام 2017، اكتشف المشروع أن التجمعات العصبية متصلة ببعضها البعض حتى في أحد عشر بعدًا. وأشار مدير المشروع إلى أن صعوبة فهم الدماغ ترجع جزئيًا إلى أن الرياضيات المستخدمة عادة لدراسة الشبكات العصبية لا تستطيع اكتشاف هذا العدد الكبير من الأبعاد، وتمكن مشروع الدماغ الأزرق من نمذجة هذه الشبكات باستخدام الطوبولوجيا الجبرية.

في عام 2018، أصدر المشروع أول أطلس ثلاثي الأبعاد رقمي للخلايا الدماغية، وهو بمثابة "الانتقال من الخرائط المرسومة يدويًا إلى خرائط Google Earth"، حيث يوفر معلومات حول أنواع الخلايا الرئيسية وعددها ومواقعها في 737 منطقة من الدماغ.

في عام 2019، قدّم إدن سيجيف، أحد علماء الأعصاب الحاسوبيين المشاركين في المشروع، محاضرة بعنوان: "الدماغ في الحاسوب: ما تعلمته من محاكاة الدماغ"، حيث ذكر أن القشرة الكاملة لدماغ الفأر أصبحت مكتملة، وستبدأ قريبًا تجارب EEG افتراضية. وأشار أيضًا إلى أن النموذج أصبح ثقيلاً جدًا على الحواسيب الفائقة المستخدمة آنذاك، وبالتالي كانوا يستكشفون طرقًا لتمثيل كل خلية عصبية كشبكة عصبية اصطناعية.

في عام 2022، استخدم علماء مشروع الدماغ الأزرق الطوبولوجيا الجبرية لإنشاء خوارزمية تُسمى "التوليف العصبي الطوبولوجي" (Topological Neuronal Synthesis)، والتي تولّد عددًا كبيرًا من الخلايا الفريدة باستخدام أمثلة قليلة فقط، مما يتيح محاكاة المورفولوجيات العصبية للملايين من الخلايا. ويمكن بذلك تكرار حالات الدماغ الصحية والمرَضية. وفي دراسة لـ Kenari وآخرين، تمكّن الباحثون من توليف المورفولوجيات الشجيرية رقميًا لدماغ الفأر باستخدام هذه الخوارزمية، ورسم خرائط لمناطق الدماغ بالكامل استنادًا إلى عدد قليل من الخلايا المرجعية. وبما أن الخوارزمية مفتوحة المصدر، فإن ذلك يمكّن من نمذجة أمراض الدماغ، وقد تؤدي لاحقًا إلى إنشاء نسخ رقمية مماثلة للدماغ (digital twins).

 انتقادات 
يطرح مشروع الدماغ الأزرق تساؤلات أخلاقية وبيئية مهمة. فبينما يساهم في فهم الدماغ البشري، يولد المشروع انبعاثات كربونية كبيرة نتيجة استخدام الحواسيب الفائقة ومراكز البيانات المكثفة الطاقة، ما يستدعي اعتماد استراتيجيات للحد من الأثر البيئي وضمان التوازن بين التقدم العلمي والمسؤولية البيئية.

 مراجع 

تصنيف:تأسيسات سنة 2005 في سويسرا
تصنيف:مدرسة لوزان الاتحادية المتعددة التقنيات
تصنيف:علوم عصبية حاسوبية
تصنيف:معلوماتية عصبية