脳の再構築を目指す:ブルー・ブレイン・プロジェクト

2019年11月9日
2005年にスイス連邦工科大学の教授ヘンリー・マークラム教授率いるチームが、脳の構造と機能をコンピューターを使って再構築するデジタルモデル作成という野心的なプロジェクトを開始しました。これがブルー・ブレイン・プロジェクトです。

宇宙物理学者が宇宙の仕組みを発見するために地球の外に目を向けるように、神経科学者は脳を解明するために人体の内部を覗いていきます。

ヘンリー・マークラム教授が始めたブルー・ブレイン・プロジェクトという野心的なプロジェクトは、何十年にわたる科学者の共通の願望である脳の解明を目指しています。

ブルー・ブレイン:脳のデジタルマップ

研究結果や自分が得た知識を表現するための「マップ」を描くことは研究において一般的な手法です。

新しい世界を発見するために旅立ったクリストファー・コロンブスの初期の世界地図と同様に、ブルー・ブレイン・プロジェクトは、現在使用可能な最も正確な方法で、人間の脳の神経経路とその動作を再現するデジタルマップの構築を目指しています。

デジタルマップにより、研究者たちは脳の中の様々な部分を探索することが可能になります。

人間の脳の構造と機能のダイナミクスを正確に表現するために、げっ歯類の脳の再構築を出発点としました。

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)のブレイン・マインド・インスティチュートでは、2005年5月に脳の構造と機能を生物学的に詳細を示す手法を使い再構築するための研究に着手しました。

すでに存在している物を基にして、どのように設計されているのかを推測するリバース・エンジニアリングという技術を使い、脳への刺激とそれに対する脳の再構築を目指していました。

研究者たちは、人間の脳の基盤としてげっ歯類の脳をモデルとして選びました。人間の脳はもちろんより複雑ですが、げっ歯類の脳には類似性が見られるからです。

また、この研究で使用したテクノロジーでは、NEURONソフトウエアを実行するBlue Gene(ブルー・ジーン)スーパーコンピューターが使われました。

脳の再構築 ブルー・ブレイン・プロジェクト 電子

他の関連プロジェクト

このプロジェクトの実験式と使用されるモデルは、どちらも「コネクトーム」と呼ばれる神経回路の「地図」です。

このモデルには、脳のニューロンの現実的なデジタルシミュレーションが含まれており、科学者が脳と心の謎を究明する際の完全な百科事典の役割を果たすことを目指しています。

このような規模のプロジェクトを実施する際には、国際的な協力者のサポートなしでは継続ができません。

そのため、ブルー・ブレインをサポートするために始まったいくつかのサブプロジェクトが存在します。

  • Cajal Blue Brain project:CeSViMa(マドリードのスーパーコンピューティングおよび視覚化センター)がまとめるプロジェクトです。
  • IBMのJoshua Blueプロジェクト:人間の心を模倣する人工知能コンピューターとソフトウェアの構築を目指しています。
  • HBPまたはHuman Brain プロジェクト:ヨーロッパの大学の多くは、人間の脳を探索するための独自の科学的および計算的な取り組みでブルー・ブレインに貢献しています。

ブルー・ブレイン・プロジェクトと他の同様のプロジェクトの違い

スーパーコンピューターによって可能になる、ブループロジェクトによる再構築とシミュレーションは、脳の活動をいくつかのレベルに分類する構造として扱うことでより詳しく理解するための根本的な新アプローチです。したがって、この「層」の構造は、心の機能的多様性とその無限の複雑さの余地を作り出します。

この観点により、現在の科学が直面する最も困難な科学的課題の1つの解明が可能になります。

つまり、脳を複数のスケールの複雑なシステムとして理解する、この種のシミュレーション神経科学が基盤となります。

このプロジェクトで神経モデリングが作動するのかという驚くべき細目には、最終的には分子レベルの脳のシミュレーションの構築が含まれます。

これは、遺伝子発現の新しい研究への扉を開くだけでなく、最終的には前例のない臨床的な利益への扉を開くでしょう。

ご存知ですか?: これまで分かっていなかった脳の97の領域

ブルー・ブレイン・プロジェクトの簡単な歴史

2005年:最初のセルラーモデルが完成
2008年: 1万個の細胞からなる最初の人工細胞新皮質カラムを構築
2011年:ブルー・ブレイン・プロジェクトは、前モデルの列数を100倍にして、合計100万個のセルに達するモデルを構築
2014年:細胞性ラット脳の公式再構築
2023年:この年までに、ブルー・ブレイン・プロジェクトは、合計1,000億個の細胞を含む完全な人間の脳の再構築を目指す

こちらもご参照を:脳が眠りにつくことはあるのか?

脳の再構築 ブルー・ブレイン・プロジェクト 歴史

このプロジェクトに力を入れる理由

脳への深い知識がもたらす臨床的利点に加えて、多くの人々が想像するよりもはるかに神秘的な、究極の目標がこのプロジェクトにはあります。

脳の入り組んだ結びつきを解明することで、最終的に人間の意識の非理論的知識を達成することができると考えらえています。

これは、人類の歴史の中で多くの科学者や思想家が一生を捧げてきた研究テーマです。

今後発表されるであろう驚くべき発見の前置きとして、ブルー・ブレイン・プロジェクトは、昨年、最初のデジタルニューラルアトラスを3Dで公開しました。

これは、脳細胞の種類とその数、そして合計737の脳領域における位置に関する詳細な情報を提供することを可能にしています。

昔から存在するシンプルな図形や絵が並ぶ神経解剖学の手引書から、このタイプの3Dアトラスへと移行することは、人類の歴史における科学の大きな第一歩の一つと呼ぶことができるでしょう。

  • Schonberg T, Fox CR, Poldrack RA (2011) Mind the gap: bridging economic and naturalistic risk-taking with cognitive neuroscience. Trends Cogn Sci 15: 11–19.
  • Vorhold V (2008) The neuronal substrate of risky choice: an insight into the contributions of neuroimaging to the understanding of theories on decision making under risk. Ann N Y Acad Sci 1128: 41–52.