Allt kraftfullare superdatorer med magnetkameror och simuleringsmodeller ökar förståelsen för hur hjärnan fungerar. Hjärnforskarna jobbar febrilt med att lokalisera funktioner som smärta, minne, känslor och medvetande till olika hjärnstrukturer.

Snabbt ökande datorkraft gör det möjligt att simulera hjärnan, samtidigt som magnetresonans- och petkameror i allt högre utsträckning avslöjar hjärnans hittills dolda hemligheter.

– Än så länge skrapar vi bara på ytan. Men tack vare ökande bearbetningskraft och allt högre upplösning i kamerorna lär vi oss allt mer om hur hjärnan fungerar, säger hjärnforskaren Martin Ingvar, professor i integrativ medicin på Karolinska institutet.

Rädsla, minne och smärta är några heta forskningsområden och där är den del av hjärnan som kallas amygdala involverad.

– För första gången kan vi exempelvis beskriva amygdalas funktion i rädsla och hur individer utvecklar fobier. Det sker genom att vi kombinerar en modell som både bygger på kamerastudier och med simuleringar av hur känslor aktiveras i hjärnan, säger Martin Ingvar.

Med kombinationen av kameror och avancerade bearbetningar går det att få förståelse för hur hjärnan faktiskt fungerar där det förr i tiden bara fanns teoretiska modeller.

– Genom modellerna kan vi få en grundläggande insikt i vilken typ av nervceller som är inblandade i inlärning och fobier, säger Martin Ingvar.

Via kamerabilder som bearbetas i snabba datorer går det att kartlägga hur rädsla aktiveras via trådar till och från amygdala och att börja förstå hur mekanismerna bakom smärta ser ut.

Superdatorerna används till beräkningar och bildhantering, vilka båda kräver växande datorresurser. Med hjälp av simulering har man även börjat förstå kopplingen mellan arbetsminne, alltså det vi minns medvetet med, och långtidsminnet.

– Därmed är det möjligt att förstå exempelvis medvetandet, liksom drömmar och hur vi kan minnas dem, säger Anders Lansner, som är professor i datalogi och beräkningsbiologi på KTH.

Trenden är tydlig och går mot att hjärnforskningen kräver mer datorkraft. Antingen så måste problemen förenklas, eller så måste datorkraften öka väsentligt de kommande åren.

Datorer kan användas för att simulera allt fler aspekter av den mänskliga hjärnan, än så länge i förenklad form. Nyligen genomförde Anders Lansner en simulering på världens kraftfullaste parallella Blue Gene-superdator som ligger i det tyska forskningscentret FZJ i Jülich.

– Med den kunde vi köra ett neuralt minnesnätverk som simulerade en mushjärna vilket krävde att vi använde hela superdatorn samtidigt, säger han.

Den datorkapacitet som behövs för att i realtid simulera ett neuralt nätverk av samma storlek som den mänskliga hjärnan är betydligt större och är möjlig att köra i en superdator inom femton år, spår Anders Lansner.

Stora delar av bearbetningarna körs via en Blue Gene-dator, på Paralledatorcentrum på KTH. Kombinationen av en kraftfull superdator och en pet-kamera var världsunik för några år sedan. Men det var då.

Sida 1 / 2

Innehållsförteckning