शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने 46 साल पहले एक उपलब्धि को पूरा किया है: मस्तिष्क के ऊतकों के एक क्यूबिक सेंटीमीटर में कोशिकाओं को मैप करना और उनकी गतिविधि का पता लगाना।
उपलब्धि, आज में प्रलेखित है 10 शोध पत्रों का सेट द नेचर फैमिली ऑफ जर्नल्स द्वारा प्रकाशित, की तुलना की जा रही है अपोलो मून शॉट्स कि 50 से अधिक साल पहले लॉन्च किया गया था, और के लिए मानव जीनोम का ड्राफ्ट जो 20 साल से अधिक समय पहले जारी किया गया था।
सिएटल के वैज्ञानिक एलन इंस्टीट्यूट $ 100 मिलियन के प्रयास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जिसे के रूप में जाना जाता है कॉर्टिकल नेटवर्क से मशीन बुद्धि कार्यक्रम, या माइक्रोन। 150 से अधिक शोधकर्ताओं ने माइक्रोन के माध्यम से एक साथ काम किया ताकि एक माउस के मस्तिष्क से लिए गए क्यूबिक सेंटीमीटर का विस्तृत 3 डी नक्शा बनाया जा सके – और यह पता लगाएं कि कैसे 200,000 मस्तिष्क की कोशिकाएं रेत के मोटे अनाज के आकार को एक साथ काम करती हैं।
“यह वास्तव में शुरुआत से ही क्षेत्र की पवित्र कब्रों में से एक रहा है,” क्ले रीडएलन इंस्टीट्यूट के एक वरिष्ठ अन्वेषक ने गीकवायर को बताया। “कई हजारों न्यूरोसाइंटिस्ट हैं जो सेरेब्रल कॉर्टेक्स का अध्ययन करते हैं, और बहुत ज्यादा हर कोई जो सेरेब्रल कॉर्टेक्स का अध्ययन करता है, यह जानना चाहता है कि कॉर्टेक्स के भीतर किसी भी दिए गए सेल के लिए इनपुट के स्रोत क्या हैं, और उस सेल के आउटपुट क्या हैं। ऐसा पूरा डेटा सेट एक का अध्ययन करने की अनुमति देता है।”
इस विशेष पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती के लिए मूल कहानी 1979 में वापस चली जाती है, जब डीएनए की डबल-हेलिक्स संरचना के सह-खोजकर्ता फ्रांसिस क्रिक ने तंत्रिका विज्ञान के वादे के बारे में-और क्षेत्र की सीमाओं के बारे में बताया। “यह असंभव के लिए पूछने का कोई फायदा नहीं है, जैसे कि, कहते हैं, मस्तिष्क के ऊतक के एक क्यूबिक मिलीमीटर के लिए सटीक वायरिंग आरेख और जिस तरह से इसके सभी न्यूरॉन्स फायरिंग कर रहे हैं,” क्रिक ने वैज्ञानिक अमेरिकी में लिखा।
उस चुनौती ने रीड के साथ एक राग मारा, जो उस समय कॉलेज के छात्र थे। वह क्रिक को गलत साबित करने के लिए तैयार हो गया, और सफल रहा। रीड ने कहा, “यह वास्तव में प्रयोग है कि हमने अभी समाप्त किया है।”
परियोजना के पहले कदम टेक्सास में बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन में उठाए गए, जहां वैज्ञानिकों ने क्यूबिक मिलीमीटर से मस्तिष्क की गतिविधि को एक माउस के दृश्य कॉर्टेक्स के मूल्य से मस्तिष्क की गतिविधि को रिकॉर्ड करने के लिए विशेष माइक्रोस्कोप का उपयोग किया, क्योंकि जानवरों ने फिल्में और YouTube क्लिप देखीं। उस ऊतक को तब एलन इंस्टीट्यूट में भेजा गया था, जहां इसे 25,000 से अधिक पतली परतों में कटा हुआ था। ऊतक स्लाइस के लगभग 95 मिलियन उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की एक सरणी का उपयोग करके दर्ज किया गया था। अंत में, प्रिंसटन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने सेल-बाय-सेल के आधार पर ऊतक के नमूने के 3 डी पुनर्निर्माण में छवियों को चालू करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता उपकरण का उपयोग किया।
वायरिंग आरेख और इसकी सहायक फाइलें 1.6 पेटाबाइट्स के डेटा के मूल्य की राशि हैं। नक्शा 2.5 मील (4 किलोमीटर) से अधिक पेचीदा-अप अक्षतंतु का पता लगाता है, जो फाइबर मस्तिष्क कोशिकाओं के लिए “वायरिंग” के रूप में काम करते हैं। यह 523 मिलियन सिनैप्स को इंगित करता है, जो कोशिकाओं के बीच कनेक्शन बिंदु हैं। बस महत्वपूर्ण रूप से, नक्शा Baylor टीम द्वारा दर्ज की गई गतिविधि पैटर्न के लिए एक गाइड प्रदान करता है।
वर्षों से, माइक्रोन के शोधकर्ताओं ने प्रदान किया है प्रगति रिपोर्टों परियोजना पर, लेकिन प्रकृति में आज प्रकाशित अध्ययन और इसकी बहन पत्रिकाओं ने अपने काम को पूरा करने के लिए काम किया। कागजात दृश्य कॉर्टेक्स की संरचना, नमूने में पाए जाने वाले कोशिकाओं के वर्गीकरण और उन कोशिकाओं को कैसे कार्य करते हैं, के बारे में निष्कर्ष प्रस्तुत करते हैं।
अधिक महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक यह है कि कैसे निरोधात्मक कोशिकाएं एक तंत्रिका सर्किट में अन्य कोशिकाओं की गतिविधि को नियंत्रित करती हैं। “वे निश्चित रूप से पूरे सर्किट के लिए ऑन-ऑफ स्विच नहीं हैं,” रीड ने कहा। “विभिन्न प्रकार के निरोधात्मक न्यूरॉन्स सर्किट के भीतर विभिन्न तत्वों को रोकते हैं। वे स्विच हैं, लेकिन वे बहुत सावधानी से वायर्ड हैं। वे इमारत में हर प्रकाश को चालू और बंद नहीं करते हैं।”
आने वाले वर्षों में, न्यूरोसाइंटिस्ट का उपयोग कर सकते थे स्वतंत्र रूप से उपलब्ध माइक्रोन डेटा सेट मस्तिष्क संरचना और कार्य के अपने मॉडल को ठीक करने के लिए। अल्जाइमर और पार्किंसंस रोग से लेकर सिज़ोफ्रेनिया और ऑटिज्म तक के न्यूरोलॉजिकल स्थितियों के कारणों और संभावित उपचारों के कारणों को ट्रैक करना भी संभव हो सकता है।
“यदि आपके पास एक टूटा हुआ रेडियो है और आपके पास सर्किट आरेख है, तो आप इसे ठीक करने के लिए बेहतर स्थिति में होंगे,” माइक्रोन टीम के सदस्य नूनो दा कोस्टाएलन इंस्टीट्यूट में एक एसोसिएट अन्वेषक ने एक समाचार विज्ञप्ति में कहा। “हम रेत के इस अनाज के एक प्रकार के Google मानचित्र या खाका का वर्णन कर रहे हैं। भविष्य में, हम इसका उपयोग एक स्वस्थ माउस में मस्तिष्क की वायरिंग की तुलना करने के लिए कर सकते हैं, जो रोग के एक मॉडल में मस्तिष्क की तारों के लिए है।”
डेटा सेट भी कृत्रिम बुद्धिमत्ता में नवाचारों का रास्ता इंगित कर सकता है – शायद एक नई पीढ़ी सहित न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटर यह डेटा को जैविक दिमाग लगाने के तरीके को संसाधित करेगा।
रीड ने बताया कि माइक्रोन को संघीय सरकार द्वारा वित्त पोषित किया गया था मस्तिष्क की पहल और इंटेलिजेंस एडवांस रिसर्च प्रोजेक्ट्स एक्टिविटी, या IARPAआंशिक रूप से एआई के लिए नई रणनीतियों की तलाश करें। “इसका लक्ष्य यह था कि हम मशीन लर्निंग के लिए नए आर्किटेक्चर के लिए प्रेरणा के रूप में एक कॉर्टिकल सर्किट के सबसे पूर्ण और विस्तृत लक्षण वर्णन का उपयोग क्यों नहीं करते हैं?” उसने कहा।
डेविड मार्कोविट्ज़, पूर्व IARPA कार्यक्रम प्रबंधक जिन्होंने माइक्रोन कार्यक्रम का समन्वय किया, ने फंडिंग को “मूनशॉट निवेश” के रूप में चित्रित किया। उन्होंने कहा कि आज प्रकाशित शोध पत्रों ने कहा कि “न्यूरोसाइंस के लिए एक वाटरशेड मोमेंट, उनकी परिवर्तनकारी क्षमता में मानव जीनोम परियोजना के बराबर है।”
जैसा कि मानव जीनोम परियोजना के लिए मामला था, माइक्रोन डेटा सेट को अपने अंतिम रूप में व्यवस्थित करने में वर्षों लगेंगे। “हाँ, हमारे पास सभी न्यूरॉन्स के लिए आकृति विज्ञान है,” रीड ने कहा। “हां, मशीन लर्निंग ने सभी सिनैप्स को स्थित और पहचान लिया है। लेकिन मनुष्यों को उस वायरिंग आरेख में हर कनेक्शन को सत्यापित करने का अंतिम चरण नहीं किया गया है। … वहां पहुंचने के लिए, हमें मशीन लर्निंग में प्रगति की आवश्यकता होगी।”
नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ पहले से ही एक कार्यक्रम के साथ ब्रेन मैपिंग में भविष्य के फ्रंटियर्स के लिए आगे देख रहा है ब्रेन कनेक्ट करता है। (यह एक यातनापूर्ण संक्षिप्त नाम है जो तराजू के पार ब्रेन इनिशिएटिव कनेक्टिविटी के लिए खड़ा है।) उस कार्यक्रम के दो लक्ष्यों में से दो पूर्ण माउस मस्तिष्क के लिए एक विस्तृत वायरिंग आरेख उत्पन्न करना है, और मानव मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों के बीच लंबी दूरी के कनेक्शन को मैप करना है।
तो, पूरे मानव मस्तिष्क को मैप करने के बारे में क्या? रीड ने कहा, “मानव मस्तिष्क के आकार के कारण, यह अकल्पनीय है, और मैं किसी भी उचित भविष्य में असंभव कहूंगा, पूरे मानव मस्तिष्क को उस स्तर पर मैप करने के लिए जो माइक्रोन परियोजना के लिए इस क्यूबिक मिलीमीटर के लिए किया था,” रीड ने कहा।
जब उन्हें याद दिलाया गया कि फ्रांसिस क्रिक ने 1979 में उस क्यूबिक मिलीमीटर को मैप करने के बारे में एक ही बात कही, तो रीड ने अपनी टिप्पणी पर विस्तार किया।
“क्रिक ने कभी भी अपने उच्चारण के लिए एक समाप्ति तिथि निर्धारित नहीं की,” उन्होंने कहा। “यह संभव है कि हम मानव मस्तिष्क के लिए ऐसा कर सकते हैं, लेकिन इस दृष्टिकोण से, यह अभी भी अकल्पनीय है। 46 वर्षों में बहुत कुछ हो सकता है। निश्चित रूप से 46 वर्षों में बहुत कुछ हुआ है क्योंकि क्रिक ने कहा कि कुछ असंभव था।”
प्रकृति ने एक स्थापित किया है लैंडिंग पृष्ठ माइक्रोन परियोजना से संबंधित शोध पत्रों के लिए। माइक्रोन कंसोर्टियम एलन इंस्टीट्यूट, बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन, प्रिंसटन और कई अन्य संस्थानों के वैज्ञानिक और शोधकर्ता शामिल हैं। एलन इंस्टीट्यूट ने एक बनाया है मल्टीमीडिया प्रस्तुति यह परियोजना के इतिहास का पता लगाता है।
