Diese Arbeit, die von einem Forscherteam des Allen Institute in den USA und der University of Electronic Communications in Japan geleitet wurde, könnte Medizinern helfen, Krankheiten wie Alzheimer detaillierter zu modellieren und zu untersuchen.
Diese Simulation zeigt die gesamte Großhirnrinde einer Maus. Obwohl sie nicht so groß und komplex ist wie das menschliche Gehirn mit seinen Milliarden von Neuronen, weist das Mäusegehirn Ähnlichkeiten auf. Daher könnte es sich um ein sehr nützliches Forschungsinstrument handeln.
Ein echtes, vollständiges Mäusehirn enthält etwa 70 Millionen Neuronen auf einem Raum von der Größe einer Mandel. Dieses virtuelle Gehirn hingegen weist bemerkenswerte Eigenschaften auf: Es enthält 9 Millionen Neuronen und 26 Milliarden Synapsen. Darüber hinaus verfügt es über 86 miteinander verbundene Hirnregionen und kann Billionen von Berechnungen pro Sekunde durchführen.
„Das zeigt, dass sich die Tür geöffnet hat“, sagte der Neurowissenschaftler Anton Arkhipov vom Allen Institute. „Mit ausreichender Rechenleistung können wir diese Art von Gehirnsimulationen effizient durchführen.“
„Dies ist ein technologischer Meilenstein, der die Zuversicht stärkt, dass wesentlich größere Modelle nicht nur machbar, sondern auch mit größerer Genauigkeit und in größerem Maßstab realisierbar sind.“
Die Komplexität der Simulation ermöglicht es Forschern, die Ausbreitung kognitiver Muster, des Bewusstseins und von Krankheiten im Gehirn zu beobachten. Es handelt sich um eine dynamische, dreidimensionale Karte, die die Funktionsweise und Vernetzung jedes einzelnen Neurons veranschaulicht.
Den Forschern zufolge könnte diese Methode unter anderem dazu genutzt werden, Hypothesen darüber zu testen, wie sich epileptische Anfälle im Gehirn ausbreiten oder wie Gehirnwellen zur Konzentration beitragen, ohne dass umfangreiche invasive Gehirnscans erforderlich sind.
Die notwendige Rechenleistung lieferte der japanische Supercomputer Fugaku. Das Modell basierte auf bestehenden Datenbanken und Zelldiagrammen. Das Forschungsteam entwickelte zudem neue Software, um die Hirnaktivität effizienter zu verarbeiten und unnötige Berechnungen zu minimieren.
„Fugaku wird für die Forschung in vielen Bereichen der Computerwissenschaften eingesetzt, wie etwa Astronomie, Meteorologie und Arzneimittelentwicklung, und trägt so zur Lösung vieler gesellschaftlicher Probleme bei“, sagte der Informatiker Tadashi Yamazaki von der Universität für Elektronische Kommunikation.
„Dieses Mal haben wir Fugaku verwendet, um neuronale Schaltkreise zu simulieren.“
Selbstverständlich ist unser Gehirn für eine gute körperliche und geistige Gesundheit sowie für ein gesundes Altern unerlässlich, und die Forschung zur virtuellen Kartierung des Gehirns und zu Mikrostrukturen des Gehirns wird entscheidend sein, um mehr darüber zu erfahren, wie dieses Organ funktioniert und wie es geschädigt werden kann.
Das Forschungsteam hat aktiv an der Entwicklung eines neuen Modells gearbeitet, um die Synchronisation von Gehirnwellen und die Interaktion der beiden Gehirnhälften einer Maus zu erforschen .
Dies ist eine unglaublich beeindruckende Leistung im Bereich der Computertechnik und der biologischen Modellierung, aber die Forscher haben noch größere Pläne und wollen eines Tages ein vollständiges Modell des menschlichen Gehirns in einem virtuellen Computerraum aufbauen.
„Unser langfristiges Ziel ist der Aufbau umfassender Gehirnmodelle, sogar menschlicher Gehirnmodelle, unter Einbeziehung aller biologischen Details, die unser Institut erforscht“, sagte der Wissenschaftler Arkhipov. „Aktuell gehen wir von der Modellierung einzelner Gehirnregionen zur Simulation des gesamten Mausgehirns über.“
Die Forschungsergebnisse wurden auf der Supercomputing-Konferenz SC25 vorgestellt.
Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/sieu-may-tinh-tao-ra-mot-trong-nhung-bo-nao-ao-chan-thuc-nhat-20251209023554465.htm
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