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. Es hatte zum Ziel, bis 2015 ein biologisch korrektes, virtuelles Gehirnmodell zu schaffen. Seit einer EU-Förderung von 1 Milliarde Euro nennt sich dieses Vorhaben Human Brain Project.

Blue Column

Ein wichtiges Zwischenziel des Blue-Brain-Projekts wurde Ende 2007 abgeschlossen: Blue Column hat das Ziel der vollständigen Simulation einer neokortikalen Säule auf zellulärer Ebene erreicht. Neokortikale Säulen besitzen eine Höhe von 2 mm und einen Durchmesser von 0,5 mm. 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 beinhalten.

Die Simulation geht über das Konzept des künstlichen 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 BlueGene Supercomputer berechnet werden. Blue Column soll innerhalb von 2–3 Jahren realisiert und anschließend mit einer Reihe von empirischen Daten getestet werden.

Im weiteren Verlauf 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 bewältigt werden.

Im Oktober 2015 wurde als erstes größeres Ergebnis die Simulation der Aktivität von etwa 31.000 Neuronen aus dem somatosensorischen Cortex eines Rattengehirns präsentiert.

Als Nachfolgeprojekt auf EU-Ebene ist das Human Brain Project zu verstehen, das ebenfalls von Markram lanciert wurde.

Am 11. Januar 2018 veröffentlichte die EPFL die Datenplattform "Blue Brain Nexus" des Blue Brain Project.

Literatur

• Manfred Dworschak: Hirn aus der Fabrik. In: Der Spiegel vom 12. Februar 2007 Nr. 7, S. 148ff
• Joachim Laukenmann: Lausanner Forscher wollen erstmals einen zentralen Baustein des Hirns simulieren. In: SonntagsZeitung vom 11. Februar 2007
• Nature Reviews Neuroscience 7, 153–160 (February 2006): The Blue Brain Project – Henry Markram
• Bettina Bläsing: Gehirn aus Bits und Bytes In: Die Welt vom 7. Januar 2006

Quellen

• Website des Blue Brain Projekts
• Henry Markram: The Blue Brain Project. Nature Neuroscience Review, 7:153-160, 2006 February. PMID 16429124.

Weblinks

• Das Gehirn mittels Simulation verstehen. In: NZZ Online vom 5. Dezember 2007
• BLUEBRAIN – A Documentary Film. Ein auf zehn Jahre angelegter Dokumentarfilm über das Blue Brain-Projekt (englisch)