ブルーブレインプロジェクト

ブルーブレインプロジェクトは、マウスの脳のデジタル再構築を目指したスイスの脳研究イニシアチブでした。このプロジェクトは、スイスのローザンヌ連邦工科大学（EPFL）の脳・精神研究所によって2005年5月に設立されました。プロジェクトは2024年12月に終了しました。その使命は、哺乳類の脳の生物​​学的に詳細なデジタル再構築とシミュレーションを用いて、脳の構造と機能の基本原理を特定することでした。

このプロジェクトは、創設ディレクターのヘンリー・マークラム（欧州ヒト脳プロジェクトも立ち上げた）が率い、フェリックス・シューマン、アドリアナ・サルバトーレ、ショーン・ヒルが共同ディレクターを務めた。マイケル・ハインズのNEURONを実行するBlue Geneスーパーコンピュータを使用して、シミュレーションは生物学的に現実的なニューロンモデル^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}と経験的に再構築されたコネクトームモデルを伴った。

マドリード・スーパーコンピューティング・ビジュアライゼーションセンター（CeSViMa）が調整するカハル・ブルーブレインをはじめ、大学や独立系研究所が運営する様々な共同研究が行われた。

2006年、このプロジェクトは、簡略化されたニューロンを持つ新皮質柱の最初のモデルを作成しました。 ^{[ 4 ]} 2007年11月には、ラットの新皮質柱の初期モデルが完成しました。これは、新皮質柱の作成、検証、および研究のためのデータ駆動型プロセスを提供する第1フェーズの終了を示しました。^{[ 5 ] [ 4 ] [ 6 ]}

新皮質柱は、一部の研究者によって新皮質の最小の機能単位と考えられており、^{[ 7 ] [ 8 ]}意識的な思考などの高次機能を担っていると考えられています。ヒトの場合、各柱の長さは約2 mm (0.079インチ)、直径は0.5 mm (0.020インチ)で、約60,000個のニューロンが含まれています。ラットの新皮質柱は構造が非常によく似ていますが、ニューロンは10,000個、シナプスは10 ^8個しか含まれていません。    

2009年、ヘンリー・マークラムは「詳細で機能的な人工ヒト脳は今後10年以内に構築できる」と主張した。^{[ 9 ]}彼はヒューマン・ブレイン・プロジェクトを構想し、ブルー・ブレイン・プロジェクトがこれに貢献した^{[ 4 ]。}このプロジェクトは2013年に欧州連合から最大13億ドルの資金提供を受けた。^{[ 10 ]}

2015年、このプロジェクトは3万個のニューロンでラットの脳の一部をシミュレートしました。^{[ 11 ]}また、2015年には、ローザンヌ連邦工科大学（EPFL）の科学者たちが、これまで知られていなかったニューロンとアストロサイトの関係を定量的にモデル化しました。このモデルは、神経膠血管ユニット（NGV）の機能を通して脳のエネルギー管理を説明しています。システムの機能性を向上させるために、ブルーブレインプロジェクトのモデルにニューロンとグリア細胞の追加層が追加されています。^{[ 12 ]}

2017年、ブルーブレインプロジェクトは、神経細胞群が最大11次元で互いに接続されていることを発見した。プロジェクトの責任者は、脳の理解が難しいのは、神経ネットワークの研究に通常用いられる数学では、それほど多くの次元を検出できないことが一因であると示唆した。ブルーブレインプロジェクトは、代数トポロジーを用いてこれらのネットワークをモデル化することができた。^{[ 13 ]}

2018年、ブルーブレインプロジェクトは初のデジタル3D脳細胞アトラス^{[ 14 ]}をリリースした。ScienceDailyによると、これは「手描きの地図からGoogle Earthへの移行」のようなもので、脳の737の領域における主要な細胞の種類、数、位置に関する情報を提供している^{[ 15 ] 。}

2019年、ブルーブレインプロジェクトに携わる計算神経科学者の一人であるイダン・セゲフは、 「コンピュータの中の脳：脳のシミュレーションから何を学んだか」と題した講演を行った。講演の中で彼は、マウスの脳の皮質全体が完成し、仮想EEG実験が間もなく開始されると述べた。また、当時使用していたスーパーコンピュータではモデルが重すぎたため、各ニューロンを人工ニューラルネットワークとして表現できる方法を模索しているとも述べた。^{[ 16 ]}

2022年、ブルーブレインプロジェクトの科学者たちは代数トポロジーを用いて、数例のみを用いて多数のユニークな細胞を生成し、数百万ものユニークなニューロン形態を合成するアルゴリズム「トポロジカルニューロン合成」を作成した。これにより、脳の健康な状態と病気の状態の両方を再現することが可能になった。ケナリらは論文の中で、このアルゴリズムを用いてマウスの脳から樹状突起の形態をデジタル合成することに成功した。彼らは、わずか数個の参照細胞から脳の領域全体をマッピングした。オープンソースであるため、脳疾患のモデリングが可能になり、最終的には脳のデジタルツインにつながる可能性がある。^{[ 17 ]}

Blue Brain Project は、マウスの脳を再構築およびシミュレートするためのソフトウェアを多数開発しました。以下に挙げるすべてのソフトウェア ツールはオープンソース ソフトウェアであり、 GitHubで誰でも利用できます。^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

このプロジェクトは主にスイス政府と欧州委員会の将来・新興技術（FET）フラッグシップ助成金^{[ 33 ]}によって資金提供され、二次的に個人からの助成金や寄付によって資金提供されました。EPFLは、Blue Geneコンピュータがまだプロトタイプであり、IBMがアプリケーションがこのマシンでどのように動作するかを調べることに興味を持っていたため、割引価格で購入しました。BBPはBlue Geneスーパーコンピュータのコンセプトの検証と見なされました。^{[ 34 ]}

• ドヴォルシャク、マンフレッド（2007 年 2 月 7 日）。「スイスで頭脳を育てる」。デアシュピーゲル。
• レーラー、ジョナ（2008年3月3日）「突如として：思考し、記憶し、意思決定を行い、生物学的に正確な脳をスーパーコンピューターから構築できるか？」 Seed Magazine 。2009年2月7日のオリジナルからアーカイブ済み。
• Markram, H. (2006年2月). 「青い脳プロジェクト」 . Nature Reviews. Neuroscience . 7 (2): 153–60 . doi : 10.1038/nrn1848 . PMID 16429124 . S2CID 15752137 .  
• Ray, S. (2005年6月6日). 「IBM、脳のシミュレーションを目指す」 . Forbes . 2005年6月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。

ウィキメディア・コモンズには、ブルーブレイン・プロジェクトに関連するメディアがあります。

• ブルーブレインプロジェクト、ローザンヌ。
• ブルーブレインポータル- 神経科学のための知識空間。
• YouTubeのBlue Brain Project：イダン・セゲフ氏へのインタビュー。
• カハル・ブルーブレイン・プロジェクト
• 哺乳類の知能の中核を再構築する ヘンリー・マークラム講演、2008年3月4日。
• ヘンリー・マークラム：スーパーコンピューターの中の脳 TEDカンファレンス。2009年7月。