Det ti år lange European Human Brain Project (HBP) avsluttes i september, noe som markerer et viktig øyeblikk i historien om digital nevrovitenskap og kunstig intelligens.
Igangsatt i 2013, HBP er et banebrytende prosjekt innen nevrovitenskap og teknologi som har som mål å bygge realistiske simuleringer av menneskehjernen.
I mars i år møttes nesten 700 forskere fra 27 land til den siste HBP-toppmøtet i Marseille i Frankrike, for å diskutere prosjektets varige bidrag og veien videre for hjerneforskningen.
Forskerne viste frem de mange vitenskapelige bidragene som har kommet ut av dette samarbeidet, og plasserte prosjektet som en hjørnestein i tverrfaglig forskning, eller "Big Science", som søker å eskalere vitenskapelige programmer til internasjonale skalaer med massiv finansiering.
Selv om HBP er bevæpnet med storslåtte mål og rundt 600 millioner euro ($651 millioner kroner) i finansiering, har det ikke alltid vært en dans på roser.
I løpet av de ti årene prosjektet har pågått, har det vært gjenstand for en rekke kontroverser, inkludert en begjæring fra rundt 150 hjerneforskere som erklærte at de ikke ville delta før hoveddirektøren, Henry Markram, fikk sparken.
Markrams lederstil ble beskrevet som kaotisk og sporadisk, og bI 2016 mistet han sin posisjon i prosjektledelsen og ble beordret til ikke å uttale seg til pressen.
Fra 2016 til 2020 ble prosjektledelsen kraftig omstrukturert.
Likevel er HBP fortsatt et av de mest ambisiøse prosjektene i sitt slag, og det er knyttet tusenvis av studier til det.
Etter hvert som forskningen på kunstig intelligens og maskinlæring (ML) skjøt fart de siste årene, begynte HBP å oppfylle sine ambisiøse visjoner om å modellere hjernens mest intrikate prosesser, men kom i stor grad til kort når det gjaldt å oppnå en virkelig forståelse av unnvikende begreper som bevissthet.
Man kan si at det er passende at den menneskelige hjernens kompleksitet har vunnet over verdens mest ambisiøse nevrovitenskapelige prosjekt.
Dette overskygger imidlertid ikke helt prosjektets andre suksesser.
Ifølge Katrin Amunts, forskningsdirektør ved HBP, har prosjektet resultert i "verdensledende 3D-hjerneatlas, gjennombrudd for persontilpasset medisin basert på hjernemodellering, hjerneavledet kunstig intelligens og databehandling som baner vei for ny teknologi, og mye mer."
Til tross for at HPB snart er avsluttet, var forskerne på konferansen optimistiske med tanke på de fremtidige konsekvensene.
"Et prosjekt har per definisjon alltid en begynnelse og en slutt, men det vi ser nå ved avslutningen av Human Brain Project, er en fortsettelse", sier Viktor Jirsa, forsker ved Aix-Marseille-universitetet.
Stephanie Forkel fra Radboud-universitetet i Nederland understreket viktigheten av internasjonalt samarbeid: "Vi har alle kommet ut av siloene våre."
Et dokument som ble presentert på toppmøtet, og som 98 forskere fra 16 land var medforfattere av, la frem en kollektiv visjon for feltet.
Dokumentet, som ble overlevert EU-kommisjonen under arrangementet, beskriver "de forskningsområdene vi ser for oss for de kommende årene, de nødvendige instrumentene og de sentrale mulighetene", ifølge Amunts.
HBPs bidrag til medisinsk teknologi
Et flaggskip fra HBP er EBRAINS, en forskningsinfrastruktur som gir åpen tilgang til et vell av data, avansert teknologi og tjenester for hjerneforskning.
Ved å slå sammen 3D-kart som dekker omtrent 200 strukturer i hjernebarken og dypere regioner i hjernen, har HBP-forskerne utviklet Human Brain Atlas, som er tilgjengelig via plattformen.
Dette omfattende atlaset gir et lagdelt bilde av hjernens arkitektur, som omfatter alt fra cellulære og molekylære strukturer til funksjonelle klynger og konnektivitetsnettverk.
"Tenk på Human Brain Atlas som nevrovitenskapens Google Maps", sa Amunts på et pressemøte under HBP Summit 2023 i mars.
Nevrovitenskapsmannen Nicola Palomero-Gallagher understreket nytten av denne plattformen og sa: "Arbeid som tidligere tok meg to dager, tar meg nå bare ti minutter. Jeg jobber med det menneskelige hjerneatlaset på EBRAINS, som inneholder enormt store datamengder som du ikke bare kan håndtere på en vanlig bærbar datamaskin. Du trenger superdatamaskiner ... Nå er dette virkelig blitt forenklet, og jeg kan få tilgang til og arbeide med dataene fra hvor som helst i verden - og det kan alle forskere innen hjerneforskning!"
Det har også vært mange kliniske suksesser. Forskning fra prosjektet har vært avgjørende for å undersøke og utvikle nye behandlingsformer for nevrologiske tilstander som epilepsi og Parkinsons sykdom.
SForskere utforsker måter å bruke dype hjernestimuleringsteknikker på, i første omgang modellert og forstått gjennom HBP-forskning, for å lindre symptomene på Parkinsons sykdom.
Bruk av kunstig intelligens til å forstå visuelle stimuli
Et av HBPs viktigste resultater de siste årene er å forstå hvordan hjernen behandler visuelle stimuli.
Forskere fra Universitetet i Amsterdam har observert at hjernens visuelle tolkninger avhenger av auditive og taktile input, ikke bare av stimulienes visuelle egenskaper. Synssansen er nært knyttet til andre sanser, som hørsel og, overraskende nok, berøring.
Dette tyder på at vår forståelse av omgivelsene er en mer interaktiv og multisensorisk prosess enn tidligere antatt.
HBP-forskeren Cyriel Pennartz, en av studiens forfattere, forklarte at dette multimodale synet på sanseprosessering støtter teorien om "nevro-representasjonalisme", som ser persepsjon som "konstruksjonen av beste gjetning-representasjoner av omgivelsene våre".
På bakgrunn av denne forskningen har forskere fra Graz University of Technology i HBP trent opp en storskala AI-modell som etterligner den primære synsbarken hos mus.
Deretter kan en egen studie utviklet et hjerneimplantat for å gi synshemmede synet tilbake etter tester viste at stimulering av synsbarken fremkaller visuell persepsjon hos aper.
Denne tilnærmingen stimulerer hjernen direkte, og går utenom øynene og synsnerven i prosessen. Den har allerede blitt implementert i en prototyp-protese som gjorde det mulig for en blind kvinne å "se enkle former og bokstaver" - et enestående fremskritt i behandlingen av blindhet.
I 2023 har vi sett en eksplosjon av hjernedatamaskingrensesnitt (BCI) som kan lese og analysere data fra hjernen nøyaktig og mate dem inn i maskinlæringsmodeller (ML).
BCI er Å gi nytt liv til slagrammede og overlevende etter ulykker, lamme personer og personer som lider av invalidiserende sykdommer som amyotrofisk lateral sklerose (ALS).
Dette er en tid der AI-modeller driver en rekke mekaniske og teknologiske enheter, noe som gjør det mulig for mennesker å bypass ryggmargsskader til å gå naturlig, snakke ved å forestille seg tanker, og fremkalle realistiske bilder ved å visualisere dem.
I en ikke altfor fjern fremtid kan teknologi som gjør det mulig for mennesker å utføre komplekse handlinger ved hjelp av tanken, komme i kommersiell produksjon.
Lærdom for Big Science
Selv om HBP byr på en rekke resultater innen nevrovitenskap, biologi og teknologiforskning, har det ikke vært uten tilbakeslag.
Et av stridspunktene er prosjektets altfor ambisiøse omfang, der målet er å gi en omfattende forståelse av hele menneskehjernen, en oppgave mange mener fortsatt ligger utenfor vår nåværende teknologiske og vitenskapelige kapasitet.
Mens nyere studier har gjort fremskritt i konstruksjonen av lett AI-maskinvare modellert etter nevroner og andre hjernestrukturer, men den biologiske hjernens kompleksitet og effektivitet trosser dagens teknologi.
Selv om prosjektet har vært omfattende, har den vitenskapelige produksjonen blitt beskrevet som fragmentert og mosaikkaktig, med fokus på enkeltaspekter av hjernen i stedet for et helhetlig syn, slik det først var tenkt.
Yves Frégnac, medlem av HBP, oppsummerte dette med å si: "Jeg ser ikke hjernen, jeg ser deler av hjernen."
HBP har også vært plaget av økonomiske utfordringer. I utgangspunktet ble det lovet et budsjett på 1 milliard euro, men den endelige bevilgningen ble på 607 millioner euro.
Selv om HBPs fremtid er usikker, kan prosjektet - både når det gjelder forskning, ledelse og organisering - gi verdifull lærdom om fallgruvene og kompleksiteten i Big Science, særlig når store budsjetter og høye forventninger kolliderer med grandiose visjoner.
Når prosjektet nå går inn i sitt siste kapittel, vil det bli husket som en avgjørende, om enn til tider polariserende, milepæl i vår søken etter å forstå det mest komplekse organet i menneskekroppen.
