دوشنبه ۱۰ مرداد ۱۳۸۴ - - ۳۷۶۲
علمي
Front Page

تكنولوژي در خدمت عصب شناسان
شبيه سازي پيچيده ترين سيستم جهان
003309.jpg
ترجمه: فرهاد رضائي
به گفته متخصصان علم عصب شناسي، مغز ممكن است پيچيده ترين ساختار موجود در كل گيتي باشد؛ ساختاري شگفت انگيز كه از درهم تنيدگي افزون بر يكصد ميليارد سلول عصبي شكل گرفته است. اين اندام كوچك و بسيار پيچيده از ساليان دور مورد توجه دانشمندان بوده و اگر چه محققان فراواني به كنكاش در اسرار اين عضو عجيب پرداخته اند، دانش و درك انسان امروزي يعني گونه هومو ساپينس درباره شيوه عملكرد مغزش همچنان به طور حيرت انگيزي اندك و ناچيز است.
به گزارش نشريه علمي نشنال جئوگرافيك ، اينك فن آوري هاي نوين و مدرن محاسباتي كه خود محصول و ثمره درخشان عملكرد مغز انسان است، به ياري بشر آمده تا دانشمندان بتوانند بيش از هر زمان ديگري در تاريخ، پرده از اسرار و شگفتي هاي ساختاري و كاركردي اين اندام پر رمز و راز برگيرند.
بر اساس اين گزارش، يكي از پيشروترين برنامه هاي تحقيقاتي در علم عصب شناسي، خلق و توسعه نرم افزار نويني براي شبيه سازي لايه نئوكورتكس مغز انسان است؛ لايه اي كه كوچكترين شبكه سلول هاي عصبي و در عين حال يكي از اصلي ترين بلوك هاي ساختماني مغز پستانداران به شمار مي رود.
دانشمندان در چارچوب اين پروژه بزرگ به ياري كارشناسان شركت آي بي ام ، نرم افزار ويژه اي را طراحي و توليد خواهند كرد كه بتواند ساختار و عملكرد بخش هاي گوناگون مغز و همچنين همكنش هاي يكايك قسمت  ها را در يك قالب كلي به طور سه بعدي
شبيه سازي كند و در واقع نخستين گام جدي و بزرگ براي دستيابي به اين هدف مهم و بلند مدت، بازسازي لايه نئوكورتكس و بررسي دقيق جزئيات آن است.
هنري ماركرام رئيس موسسه بريان مايند سوئيس كه در اجراي اين پروژه با شركت آي بي ام همكاري مي كند، مي گويد: در پي آن نيستيم كه يك نسخه و كپي از مغز انسان يا يك وسيله هوش مصنوعي جادويي بسازيم، بلكه هدف واقعي از اجراي اين طرح، كشف شيوه عملكرد و الگوهاي عملكردي اين اندام پيچيده است.
۱۰ هزار درخت
افزون بر يكصد ميليارد سلول عصبي در كنار يكديگر و در ارتباطي تنگاتنگ، مغز انسان را شكل مي دهند و اين سلول هاي عصبي در منطقه نئوكورتكس در ستون  هايي به حالت خوشه و دسته در مي آيند.
به گفته عصب شناسان، اين ستون هاي نئوكورتيكال در واقع از بخش هاي بسيار مهم مغز ما به شمار مي روند، به طوري كه دانشمندان ظهور آنها را جهشي برجسته در مسير تكامل مغز پستانداران مي دانند و بر اساس شواهد موجود، اين جهش، تكاملي بزرگ در حدود 200 ميليون سال پيش و همراه با پيشرفت روند انشقاق پستانداران از خزندگان در زيستگاه هاي اين سياره رخ داده است. از هنگام ظهور و شكل گيري اين ستون ها و دسته هاي متمركز از سلول هاي عصبي كه لايه خارجي ويژه اي در مغز پستانداران به وجود آورده، اين ستون هاي عصبي همراه با تكامل گونه هاي عالي تر در ميان پستانداران، از ضخامت و پيچيدگي بيشتري برخوردار شده و توانايي ذهني و قدرت رواني اين موجودات زنده را به طور شگفت انگيزي افزايش داده است.
همچنان كه دانشمندان مي گويند، روند افزايش و پيچيدگي لايه نئوكورتكس در ميان نخستيان
(پريمات  ها) و بويژه انسان ها با سرعت زيادي پيش رفته و به ظهور پيچيده ترين مغز جهان در گونه هومو ساپينس يا انسان هوشمند امروزي منجر شده است.
لايه نئوكورتكس در ميان نخستيان و انسان ها، روي خود پيچيده شده و فضاي جديدي را براي شكل گيري ستون هاي عصبي تازه پديد آورده و به اين ترتيب، امكان افزايش پيچيدگي مغزي و نيروي ذهني و رواني را در اين موجودات ايجاد كرده است. در واقع به همين علت، مغز موجود تكامل يافته و پيشرفته اي مانند انسان، در نهايت ظاهر چين خورده و اينچنين پر چين و شكنجي يافته است. بر اساس اين گزارش، لايه نئوكورتكس مغز كه حدود 60 هزار سلول عصبي و نيم ميليمتر ضخامت دارد، نخستين بار به وسيله يكي از دانشمندان برجسته دانشگاه راكفلر در نيويورك ايالات متحده به نام تورستن ويسل در سال 1981 شناسايي و كشف شد و اين پژوهشگر بزرگ به سبب كشف ارزشمند خويش به دريافت جايزه نوبل نائل آمد. با وجود آنكه پژوهشگران با بهره گيري از فن آوري هاي رايانه اي جديد قادر به شبيه سازي سلول هاي عصبي منفرد هستند، تاكنون نتوانسته اند مدل شبيه سازي شده اي از ستون هاي نئوكورتكس مغز طراحي و توليد كنند و اين امر نيز به سبب پيچيدگي بسيار عظيم اين لايه عصبي است. ماركرام تاكيد مي كند: اگر مي خواهيد نمايي از لايه نئوكورتكس مغز را در ذهن بياوريد، جنگلي با 10 هزار درخت را تصور كنيد كه درختان آن همگي در يكديگر فشرده و تنيده شده اند و به طور كلي فضاي خالي در ميان آنها به چشم نمي خورد.
مغز آبي
ماركرام و همكارانش براي از هم بازكردن درهم تنيدگي اين جنگل نئوكورتيكال مغز و كشف اسرار و جزئيات آن، سرگرم استخراج بافت هاي عصبي موجود در اين لايه از مغز موش هاي رت (Rat) هستند.
آنها پس از استخراج اين بافت هاي به هم پيچيده، هر كدام را در يك مدل مغزي ويژه با يك شبيه سازي الكتريكي بازسازي مي كنند تا بتوانند در نهايت، مدل شبيه سازي شده اي از اين جنگل نئوكورتيكال به دست آورند و عملكرد آن را مورد بررسي قرار دهند.
ماركرام مي گويد: براي بازسازي اين جدول پيچيده، ابتدا بايد بتوانيم به طور دقيق اتصالات و ارتباطات هريك از سلول هاي عصبي اين لايه را با يكديگر شناسايي كنيم و سپس آنها را در يك مدل پياده سازيم. موسسه بريان مايند سوئيس هم اكنون سرگرم بررسي و شناسايي اين اتصالات عصبي است و قصد دارد كدهاي
ارتباط  رساني اين واحد هاي عصبي در ميان يكديگر را كشف و بازسازي كند. عصب شناسان در تلاشند تا با به دست آوردن اطلاعات مربوط به هر كدام از واحد هاي عصبي شكل دهنده لايه نئوكورتكس ، اين ديتا را با ياري متخصصان الكترونيك و كامپيوتر به يك ابر كامپيوتر عظيم به نام مغز آبي بدهند و يك نرم افزار ويژه براي شبيه  سازي ستون هاي اين لايه مغزي توليد كنند.
كامپيوتر مغز آبي كه بتازگي راه اندازي شده و به بهره برداري رسيده، آخرين و جديدترين نسخه از سيستم محاسبه گر شركت آي بي ام موسوم به ژن آبي است كه مي تواند با سرعتي حيرت آور، 8/22 تريليون محاسبه را در هر ثانيه انجام دهد.
همچنان كه چارلز هايتس ، رئيس پروژه مغز آبي در بخش تحقيقات شركت آي بي ام در نيويورك مي گويد، اجراي چنين پروژه اي تا همين اواخر نشدني و ناممكن بود، اما اينك با توسعه و تكميل سيستم ژن آبي ، فرصت آن را يافته ايم كه فناوري خود را براي پيشبرد تحقيقات در اين شاخه از علوم، گسترش و توسعه دهيم.
دانشمندان با بهره گيري از اين مدل كامپيوتري، در آغاز به شبيه سازي ستون هاي عصبي لايه كورتكس رت ها مي پردازند و سپس مدل به دست آمده را تكميل مي كنند و آن را با مغز پيچيده انسان نيز تطابق مي دهند تا به اين وسيله بتوانند رفتار زيست شناختي اين اندام شگفت انگيز بشر را به طور دقيق بررسي كنند.
تاكنون پژوهشگران موفق شده اند قالب و الگوي اين ستون هاي عصبي را از بخشي از لايه نئوكورتكس مغز يك رت با دو هفته سن به دست آورند و اطلاعات به دست آمده را پردازش كنند. اين الگو و قالب، در آينده نزديك، اساس و بنيان شبيه سازي ستون هاي عصبي مورد نظر را از ساير بخش هاي مغز اين پستاندار در سنين مختلف شكل خواهد داد. در نهايت، دانشمندان اين مدل را براي شماري از موجودات زنده ديگر از جمله انسان نيز به كار خواهند گرفت تا پرده از برخي اسرار نهفته در مغز برگيرند.
يك دهه تلاش
در اين پروژه، پژوهشگران ابتدا يك ستون نئوكورتيكال را شبيه سازي مي كنند و سپس ستون هاي ديگر را
يك به يك در اين مدل جاي مي دهند. آنها اميدوارند با مدل سازي ساير بخش هاي مغز، سرانجام بتوانند مدل كامپيوتري ويژه اي از تمام مغز به وجود آورند. بر اساس برآوردهاي انجام شده، تكميل اين پروژه به طور كامل، دست كم يك دهه به طول مي انجامد و نتيجه آن به طور قطع حيرت آور خواهد بود.
با وجود آنكه برخي شكاكان، در امكان شبيه سازي ستون هاي نئوكورتيكالي مغز ترديد دارند، ماركرام و همكارانش بر اين باورند كه پيشرفت و توسعه
سيستم هاي محاسباتي و كامپيوتري، اين امكان را در اختيار جهان علم و دانش قرار مي دهد كه مدلي مصنوعي از پيچيده ترين اندام پيچيده ترين موجود اين جهان بسازند و رفتار زيست شناختي اين اندام را از نزديك مورد بررسي قرار دهند. به گفته ماركرام، بشر امروزي روي صدها سال اطلاعات و ديتا نشسته و قادر است اين پروژه را با موفقيت به نتيجه برساند.
منبع: نشنال جئوگرافيك، ژوئيه 2005

پيشخوان
003342.jpg
گلوب اندميل
روزنامه گلوب اندميل در يك گزارش تحليلي، ترك مبارزه مسلحانه از سوي ارتش جمهوريخواه ايرلند را مورد بررسي قرار داده است. اين روزنامه در بخشي از اين گزارش نوشته است: پس از گذشت 36سال و به جاي ماندن بيش از 30هزار و 600 كشته، آرامش به ايرلند شمالي باز مي گردد.
اين روزنامه همچنين در بخش ديگري از اين گزارش از استقبال توني بلر نخست وزير بريتانيا از اين تصميم تاريخي ارتش جمهوريخواه ايرلند، خبر داده است.
003312.jpg
عرب نيوز
روزنامه عرب نيوز تيتر و عكس اول خود را به خبر دستگيري چهار نفر از مظنونان اصلي انفجارهاي لندن اختصاص داده است.
در جريان عمليات گسترده نيروهاي پليس در غرب لندن، سه نفر از مظنونان بمبگذاري ها دستگير شدند. يك نفر از اين مظنونان نيز در رم، پايتخت ايتاليا بازداشت شد.

|  ايرانشهر  |   خبرسازان   |   دخل و خرج  |   در شهر  |   درمانگاه  |   سفر و طبيعت  |
|  علمي  |   شهر آرا  |

|   صفحه اول   |   آرشيو   |   بازگشت   |