Det tio år långa europeiska projektet Human Brain Project (HBP) avslutas i september och markerar ett viktigt ögonblick i den digitala neurovetenskapens och AI:s historia.
Inleddes under 2013, HBP är ett banbrytande projekt inom neurovetenskap och teknik som syftar till att skapa realistiska simuleringar av den mänskliga hjärnan.
I mars i år samlades nästan 700 forskare från 27 länder för att delta i den sista HBP-toppmötet i Marseille, Frankrike, för att diskutera projektets bestående bidrag och vägen framåt för hjärnforskningen.
Forskarna visade upp den stora mängd vetenskapliga bidrag som har kommit ut av samarbetet och positionerade projektet som en hörnsten inom tvärvetenskaplig forskning, eller "Big Science", som syftar till att eskalera vetenskapliga program till internationella skalor med massiv finansiering.
Även om HBP har storslagna mål och en finansiering på cirka 600 miljoner euro ($651 miljoner kronor) har det inte alltid varit en dans på rosor.
Under sin 10-åriga resa har projektet varit centrum för många kontroverser, inklusive en framställan från cirka 150 neurovetenskapliga forskare som uppgav att de inte skulle delta förrän dess huvuddirektör, Henry Markram, avskedades.
Markrams ledarstil beskrevs som kaotisk och sporadisk, och b2016 förlorade han sin position i projektledningen och fick order om att inte tala med pressen.
Mellan 2016 och 2020 genomfördes en omfattande omstrukturering av projektledningen.
Trots detta är HBP fortfarande ett av de mest ambitiösa projekten i sitt slag och är förknippat med tusentals studier.
I takt med att forskningen inom AI och maskininlärning (ML) tog fart under de senaste åren började HBP uppfylla sina ambitiösa visioner om att modellera hjärnans mest intrikata processer, men lyckades inte riktigt förstå svårfångade begrepp som medvetande.
Man kan säga att det är passande att den mänskliga hjärnans komplexitet besegrade världens mest ambitiösa neurovetenskapliga projekt.
Detta överskuggar dock inte helt projektets övriga framgångar.
Enligt Katrin Amunts, vetenskaplig forskningschef för HBP, har projektet resulterat i "världsledande 3D-hjärnatlaser, genombrott för individanpassad medicin baserad på beräkningsmässig hjärnmodellering, AI och databehandling som härrör från hjärnan och som banar väg för ny teknik, och mycket mer".
Trots HPB:s förestående avslutning var forskarna vid konferensen optimistiska om dess framtida effekter.
"Ett projekt har per definition alltid en början och ett slut, men det vi ser nu i slutet av Human Brain Project är en fortsättning", säger Viktor Jirsa, forskare vid Aix-Marseille University.
Stephanie Forkel från Radboud University i Nederländerna betonade vikten av internationellt samarbete och konstaterade: "Vi har alla kommit ut ur våra silos."
I ett dokument som presenterades vid toppmötet, med 98 forskare från 16 länder som medförfattare, presenterades en kollektiv vision för området.
Dokumentet, som överlämnades till EU-kommissionen under evenemanget, beskriver "de forskningsområden som vi ser för de kommande åren, den nödvändiga instrumenteringen och de centrala möjligheterna", enligt Amunts.
HBP:s bidrag till medicinsk teknik
Ett av HBP:s flaggskepp är EBRAINS, en forskningsinfrastruktur som ger öppen tillgång till en stor mängd data, avancerad teknik och tjänster för hjärnforskning.
Genom att sammanföra 3D-kartor som täcker cirka 200 strukturer i hjärnbarken och djupare regioner i hjärnan utvecklade HBP-forskarna Human Brain Atlas, som finns tillgänglig via plattformen.
Denna omfattande atlas ger en mångfacetterad bild av hjärnans arkitektur och omfattar allt från cellulära och molekylära strukturer till funktionella kluster och konnektivitetsnätverk.
"Tänk på Human Brain Atlas som neurovetenskapens Google Maps", sa Amunts vid en pressträff på HBP Summit 2023 som hölls i mars.
Neurovetenskapsmannen Nicola Palomero-Gallagher underströk nyttan med denna plattform och sa: "Ett arbete som tidigare tog mig två dagar tar mig nu bara tio minuter. Jag arbetar med den mänskliga hjärnatlasen på EBRAINS, som innehåller enormt stora datamängder som man inte bara kan hantera på en vanlig bärbar dator. Man behöver superdatorer... Nu har detta verkligen förenklats och jag kan komma åt och arbeta med data från var som helst i världen - och det kan alla forskare inom hjärnforskning också!"
Det har också varit många kliniska framgångar. Forskning som härrör från projektet har varit avgörande för att undersöka och utveckla nya behandlingar för neurologiska tillstånd som epilepsi och Parkinsons sjukdom.
SForskare utforskar sätt att använda tekniker för djup hjärnstimulering, som ursprungligen modellerades och förstått genom HBP-forskning, för att lindra symtomen på Parkinsons sjukdom.
Använda AI för att förstå visuella stimuli
Ett av HBP:s viktigaste resultat under de senaste åren är förståelsen av hur hjärnan bearbetar visuella stimuli.
Forskare från Amsterdams universitet har observerat att hjärnans visuella tolkningar beror på hörsel- och känselintryck, inte bara på stimuliets visuella egenskaper. Synsinnet är intimt förknippat med andra sinnen, som hörseln och, vilket är förvånande, känseln.
Detta tyder på att vår förståelse av miljön är en mer interaktiv och multisensorisk process än vad man tidigare trott.
HBP-forskaren Cyriel Pennartz, en av studiens författare, förklarade att denna multimodala syn på sensorisk bearbetning stöder teorin om "neurorepresentationalism", som ser perception som "konstruktionen av bästa gissningsrepresentationer av vår omgivning".
Med utgångspunkt i denna forskning har forskare från Graz University of Technology inom HBP tränat en storskalig AI-modell som efterliknar musens primära visuella cortex.
Sedan, en separat studie utvecklat ett hjärnimplantat för att återställa synen hos synskadade efter tester visade att stimulering av synbarken framkallar synförnimmelser hos apor.
Denna metod stimulerar hjärnan direkt och kringgår ögonen och den optiska nerven i processen. Det har redan implementerats i en prototyp av protes som gjorde det möjligt för en blind kvinna att "se enkla former och bokstäver" - ett aldrig tidigare skådat framsteg i behandlingen av blindhet.
2023 har vi sett en explosion av hjärna-dator-gränssnitt (BCI) som kan läsa av och analysera data från hjärnan och mata in dem i modeller för maskininlärning (ML).
BCI är Återuppliva livet för strokepatienter och överlevande från olyckor, förlamade personer och personer som lider av försvagande sjukdomar som amyotrofisk lateral skleros (ALS).
Detta är en tid då AI-modeller driver en rad mekaniska och tekniska apparater, vilket gör det möjligt för människor att bypass ryggmärgsskador att gå naturligt, tala genom att föreställa sig tankar, och framkalla realistiska bilder genom att visualisera dem.
I en inte alltför avlägsen framtid kan teknik som gör det möjligt för människor att manifestera komplexa handlingar genom tankeverksamhet komma i kommersiell produktion.
Lärdomar för Big Science
Även om HBP erbjuder en rad prestationer inom neurovetenskap, biologi och teknikforskning, har det inte varit utan motgångar.
En sådan stridsfråga är projektets alltför ambitiösa omfattning, som syftar till att ge en omfattande förståelse av hela den mänskliga hjärnan, en uppgift som många anser fortfarande ligger utanför vår nuvarande tekniska och vetenskapliga kapacitet.
Medan nyligen genomförda studier har gjort framsteg när det gäller att konstruera lättviktig AI-hårdvara som är modellerad på neuroner och andra hjärnstrukturer, men komplexiteten och effektiviteten hos biologiska hjärnor trotsar dagens teknik.
Även om projektet är omfattande har den vetenskapliga produktionen beskrivits som fragmenterad och mosaikartad, med fokus på enskilda aspekter av hjärnan snarare än en helhetssyn som först var tänkt.
Yves Frégnac, medlem i HBP, sammanfattade detta med att säga: "Jag ser inte hjärnan, jag ser delar av hjärnan."
HBP har också plågats av finansiella utmaningar. Från början utlovades en budget på 1 miljard euro, men den slutliga tilldelningen blev 607 miljoner euro.
Även om HBP:s framtid är oviss ger projektet - både när det gäller forskning, ledning och organisation - värdefulla lärdomar om fallgroparna och komplexiteten i Big Science, särskilt när stora budgetar och höga förväntningar krockar med storslagna visioner.
När projektet nu går in i sitt sista kapitel kommer det att bli ihågkommet som en viktig, om än ibland polariserande, milstolpe i vår strävan att förstå det mest komplexa organet i människokroppen.
