¿Cómo funciona Blue Brain Project (y el software NEURON)?

Question

Esta pregunta está relacionada con 873448.

De Wikipedia:

El Proyecto Blue Brain es un intento de crear un cerebro sintético por el cerebro de los mamíferos hasta el nivel molecular ingeniería inversa. [...] Usando una supercomputadora Blue Gene que ejecuta el software NEURON de Michael Hines, la simulación no consiste simplemente en una red neuronal artificial, sino que involucra un modelo biológicamente realista de neuronas.

"Si lo construimos correctamente, debe hablar y tener una inteligencia y comportarse como lo hace un ser humano".

Mi pregunta es cómo funciona el software internamente. Si "involucra un modelo de neuronas biológicamente realista", ¿cómo es eso diferente de una red neuronal, y por qué las redes neuronales no pueden simular un cerebro biológico bien mientras que este proyecto sería capaz de hacerlo? Y, ¿cómo se usa el software NEURON en la simulación?

Por último, me disculpo si esta pregunta no pertenece aquí (tal vez el BioStar StackExchance sería un mejor lugar para preguntar).

Answer 1

El software NEURON modela células neuronales modelando los flujos de iones dentro y fuera de la célula a través de diferentes canales iónicos. Estos movimientos generan una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la membrana neuronal, y las modulaciones de este potencial permiten que diferentes neuronas se comuniquen entre sí. Existen varios modelos biofísicos para neuronas, como integrate-and-fire model o Hodgkin-Huxley model

Las redes neuronales artificiales casi no tienen nada que ver con las redes neuronales biológicas, además de compartir el mismo nombre. Son constructos matemáticos que están conectados entre sí de una manera ponderada, lo que permite tomar una o más entradas y producir una o más salidas.

EDIT: Tengo que añadir que, aunque el Blue Project es un paso increíble y muy admirable para modelar todo un cerebro, estamos muy lejos de alcanzar ese objetivo. Todos estos son modelos, por lo que se aproximan al comportamiento de las células biológicas, pero de ninguna manera están completos. Además, existe un alto sesgo en la "elección" de qué neuronas analizan estos modelos. La mayoría de los modelos representan ciertas áreas del cerebro (como la corteza o el hipocampo) de las cuales 1) tenemos bastante conocimiento y 2) están constituidas por estructuras muy organizadas de células neuronales que trabajan juntas. Otras partes del cerebro pueden no ser tan triviales para modelar (tenga en cuenta que uso "trivial" de una manera en broma, ¡no estoy de ninguna manera diciendo que modelar la corteza es fácil!), Pero supongo que los detalles de esto estaría un poco fuera del alcance de SO. ¡Tal vez cuando el cognitive science proposal esté operativo usted podría hacer la pregunta allí!

Finalmente, para corregir la afirmación citada, el proyecto modeló una columna de la corteza somatosensorial de la rata, que es solo una parte muy pequeña de un cerebro de rata completo.