Міжнародна група нейробіологів зробила прорив у дослідженні мозку. Учені змогли відтворити в комп’ютері повну цифрову модель мозку плодової мухи — однієї з найпоширеніших моделей у нейронауці. Після підключення до віртуального тіла система почала самостійно генерувати поведінку, хоча її цьому спеціально не навчали.
Дослідження стало можливим завдяки створенню так званого конектому — повної карти всіх нейронів і зв’язків між ними. Мозок плодової мухи Drosophila melanogaster містить приблизно 139 тисяч нейронів і понад 50 мільйонів синапсів, через які нервові клітини передають сигнали.
Саме цю карту вчені використали для побудови цифрової симуляції. Модель отримує сенсорні сигнали, обробляє їх через мережу нейронів і передає команди віртуальному тілу. Найдивовижніше, що система почала демонструвати різні типи поведінки без спеціального навчання, лише на основі структури реального мозку.
Створення повного конектому стало результатом масштабного міжнародного проєкту FlyWire, до якого долучилися сотні науковців із десятків університетів світу, зокрема з Прінстонського університету, Кембриджу та інших дослідницьких центрів.
Щоб створити карту мозку, дослідники розрізали мозок мухи на тисячі надтонких зрізів і зробили мільйони електронних знімків. Потім ці дані обробили за допомогою штучного інтелекту та спеціального програмного забезпечення, що дозволило відтворити точну тривимірну структуру нейронних зв’язків.
На думку науковців, цей прорив може стати важливим кроком до створення цифрових моделей складніших мозків. Наступною метою дослідників може стати мозок миші, а в перспективі — навіть людини. Якщо вдасться відтворити роботу людського мозку в комп’ютері, це може радикально змінити медицину та нейронауку.
Чому це важливо для людей з інвалідністю
Подібні дослідження мають велике значення для розвитку сучасної медицини, зокрема для людей з неврологічними порушеннями та інвалідністю. Чим краще вчені розуміють, як саме працюють нейронні мережі мозку, тим ближче стає створення технологій, які допоможуть відновлювати втрачені функції організму.
Дослідження мозку вже лежать в основі розробки нейроінтерфейсів — систем, які дозволяють передавати сигнали мозку безпосередньо до комп’ютера або протезів. Такі технології можуть допомогти людям із паралічем керувати роботизованими руками, комп’ютерами або інвалідними візками за допомогою мозкових сигналів.
Крім того, цифрові моделі мозку можуть допомогти вченим краще зрозуміти механізми розвитку таких захворювань, як хвороба Альцгеймера, Паркінсона або наслідки інсульту. У майбутньому це дозволить тестувати нові методи лікування у віртуальному середовищі, перш ніж застосовувати їх на пацієнтах.
Таким чином, цифровий мозок мухи може здатися маленьким кроком для науки, але насправді він відкриває шлях до значно масштабніших відкриттів. Якщо науковцям вдасться повторити подібну модель для складніших організмів, це може стати основою для нових технологій відновлення руху та функцій мозку навіть у людей із важкими травмами нервової системи.