2、计算神经遗传学建模：连接大脑与基因的桥梁

计算神经遗传学建模：连接大脑与基因的桥梁

一、计算神经遗传学建模简介

在神经科学研究中，有一个方向聚焦于单个新皮质柱，并深入到分子层面进行描述和模拟，其目标是实现新皮质柱的基因水平模拟。项目负责人亨利·马克拉姆认为，深入到分子层面的一个重要原因是将基因活动与电活动联系起来。新皮质柱的分子水平模型将为基因表达与网络结构和功能的交互提供基础，因为新皮质柱处于基因与复杂认知功能的交汇点。建立这种联系有助于预测基因紊乱的认知后果，并通过逆向工程确定认知缺陷的遗传和分子原因。预计随着“蓝色基因”和“蓝色大脑”项目的高级阶段发展，这种水平的模拟将成为现实。

我们不禁会问，是否有计算神经遗传学类型的模型可用于模拟基因与神经网络之间的相互作用，也就是是否已经有对应于大脑功能和过程的神经遗传学模型。而我们所探讨的计算神经遗传学模型（CNGM）旨在解决这个问题并推动此类模型的发展。

二、大脑 - 基因数据、信息和知识

2.1 大脑结构与功能

大脑是一个随时间不断进化其结构和功能的复杂系统，它与脊髓和外周神经协作，是一个信息处理和控制系统。大脑的各个部分负责特定功能，例如：
- 大脑：整合来自所有感觉器官的信息、运动功能、情绪、记忆和思维过程。
- 小脑：协调运动、行走、言语、学习和行为。
- 脑干：参与控制眼睛、吞咽、呼吸、血压、瞳孔大小、警觉性和睡眠。

自20世纪50年代以来，实验性大脑数据的收集伴随着解释性计算大脑模型的发展。目前已经创建了许多模型，例如：
- 南加州大学（USC）由迈克尔·阿比比领导的团队创建的大脑模型：http://www - hbp.usc.edu/Projects/