У сміливому кроці вперед для обчислювальної нейронауки дослідники з Нідерландів, Португалії, Іспанії та Швейцарії запропонували новий клас моделей мозку, який нарешті може подолати розрив між реалістичною структурою мозку та тим, як мозок насправді мислить. Їхня робота під керівництвом Маріо Сендена з Маастрихтського університету представляє "функціональні моделі всього мозку" (fWBMs) — симуляції, які дотримуються біології мозку, одночасно виконуючи реальні когнітивні завдання.
Дослідження
Протягом десятиліть нейронауковці використовували дві основні стратегії моделювання. Моделі всього мозку (WBMs) "знизу вгору" відтворюють анатомію та динаміку мозку в найдрібніших біологічних деталях, але вони насправді нічого не "роблять" — не можуть вирішити завдання на робочу пам'ять або розпізнати обличчя. З іншого боку, глибокі нейронні мережі (DNN) оптимізовані для виконання завдань із надлюдською точністю, але їхня внутрішня робота мало схожа на реальні нейрони та з'єднання. У роботі, опублікованій на arXiv (2605.18118), Сенден та співавтори Леонардо Далла Порта, Ян Фусек, Хорхе Ф. Мехіас і Горка Самора-Лопес визначають fWBMs за чотирма мінімальними критеріями: (1) структурна основа в реальних зв'язках мозку (коннектомах) і регіональних типах клітин, (2) реалістична динаміка безперервного часу, (3) здатність виконувати завдання в різних когнітивних сферах, (4) результати, які можна безпосередньо порівнювати з фМРТ, ЕЕГ або поведінкою.
Команда пропонує тристовпцеву дорожню карту: короткострокову (побудова fWBMs, які відповідають наявним даним нейровізуалізації), середньострокову (масштабування до кількох завдань та індивідуальних мозків) і довгострокову (створення єдиної структури, яка пояснює, як структура породжує когнітивні здібності). Вони стверджують, що така дисциплінована інтеграція створить спільну мову та гіпотези, необхідні для просування галузі вперед.
Чому це важливо
Якщо fWBMs будуть успішними, вони зможуть змінити наше розуміння таких розладів, як шизофренія або хвороба Альцгеймера, де змінені як структура мозку, так і когнітивні функції. Замість вивчення структури або функції ізольовано, вчені зможуть симулювати, як конкретна структурна зміна порушує когнітивний процес, а потім тестувати потенційні втручання in silico. Для цікавого читача це означає, що персоналізовані симуляції мозку можуть одного дня допомогти пояснити, чому ваша робоча пам'ять відрізняється від пам'яті вашого друга, і що ви можете з цим зробити.
Що ви можете зробити
Хоча це дослідження ще на ранніх стадіях, ви можете почати з розуміння власних когнітивних сильних і слабких сторін. Безкоштовний адаптивний тест IQ, наприклад на iqgenio.com, може показати вашу поточну успішність у ключових сферах, а тренування мозку, засноване на доказах, може допомогти вам покращити результати.
Джерело: arXiv q-bio.NC
Цікавитесь власним мозком? Пройдіть наш безкоштовний адаптивний IQ-тест або спробуйте 306 рівнів тренування мозку.
