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「虛擬老鼠」即將問世,實驗室白老鼠有救了

2015.10.22

只要科學家找出老鼠腦內神經如何與身體連結的秘密,就可以模擬老鼠身體的反應做實驗,再也不一定要真正的老鼠了!

編譯:簡佩吟

上個世紀以來,幾乎每個突破性醫學研究的背後,都依靠著動物實驗,幸而最新的好消息是,老鼠有望脫離實驗室的魔爪了—「人類大腦研究計畫」(Human Brian Project)的研究人員踏出了製造實驗用虛擬老鼠的第一步!

他們打造了一個數位模型,利用二十萬個虛擬神經元模擬出老鼠大腦連接到身體的方式。神經機器人學家格維堤(Marc-Oliver Gewaltig)指出:「如果你觸摸這些鬍鬚,你會看到個別的信號在腦中產生。」

但一隻真正的老鼠身上共有七千五百萬個神經元,要打造完全仿製其神經運作的模型,還有一段距離,但只要有新的資料,研究人員就會持續將資料納入模擬系統中。格維堤比喻,這就好似十五世紀人們發明第一個地球儀時一樣:一片一片拼湊出當時的地圖。

格維堤進一步說明:「困難的地方在於,如何將不同組的資料拼湊在一起。有些資料來自於不同動物,之間有差異性存在,因此要將每一筆大腦資料配對在一起,真是一大工程。就這方面而言,組裝地球儀相較簡單多了,至少可以利用座標回到同一個地方。」

等到虛擬模型大功告成可以使用時,它帶來的好處絕不只有拯救實驗室動物的生命而已。格維堤說:「研究人員還可以利用它進行過去難以在真實動物身上進行的實驗。模擬的特色在於,科學家能實際看到每個測試物在模型上的反應,你能親眼觀察每個神經元與每個連結,這是你透過動物實驗無法看到的。」

最終,類似的模型概念可以應用在不同的動物身上,即使是人類也不無可能!雖然模擬人腦勢必為一更重大的挑戰。

「人腦的神經元大約是老鼠大腦的一千倍,而神經元的連結網絡數量至少是老鼠的一百萬倍」,格維堤指出。也就是說,現在的電腦仍然不夠強大到能夠處理這些資料,而人腦也不像老鼠的腦袋一樣有豐富的研究數據,所以科學家現階段也沒有太多的資料去建造人腦模型,但這也是「人類大腦研究計畫」團隊的目標。

每年有數以百萬計的實驗老鼠被應用在各種藥物研究,從癌症、心臟病到阿茲海默症等。老鼠大腦的模型原型預計在今年問世,屆時可望拯救大量白老鼠的性命。

資料來源:Save The Mice! We Can Do Experiments On This Virtual Mouse Instead

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