Ces travaux, menés par une équipe de chercheurs de l'Institut Allen aux États-Unis et de l'Université des communications électroniques au Japon, pourraient aider les professionnels de la santé à modéliser et à étudier plus en détail des maladies comme la maladie d'Alzheimer.
Cette simulation représente l'intégralité du cortex cérébral d'une souris. Bien que moins vaste et complexe que le cerveau humain, qui contient des milliards de neurones, le cerveau de la souris présente des similitudes avec le cerveau humain. Il pourrait donc constituer un outil de recherche très utile.
Un véritable cerveau de souris contient environ 70 millions de neurones dans un volume équivalent à celui d'une amande. Ce cerveau virtuel, en revanche, présente des caractéristiques remarquables : il contient 9 millions de neurones et 26 milliards de synapses. De plus, il est composé de 86 régions cérébrales interconnectées et peut effectuer des milliards de calculs par seconde.
« Cela montre que la porte est ouverte », a déclaré le neuroscientifique Anton Arkhipov de l'Institut Allen. « Nous pouvons réaliser efficacement ce type de simulations cérébrales grâce à une puissance de calcul suffisante. »
« Il s'agit d'une étape technologique majeure qui renforce la confiance dans le fait que des modèles beaucoup plus grands sont non seulement réalisables, mais également possibles avec une plus grande précision et à plus grande échelle. »
La complexité de la simulation permet aux chercheurs d'observer la propagation des schémas cognitifs, de la conscience et des maladies au sein du cerveau. Il s'agit d'une carte tridimensionnelle et dynamique illustrant le fonctionnement et les connexions de chaque neurone.
Selon les chercheurs, cette méthode pourrait notamment servir à tester des hypothèses sur la façon dont les crises d'épilepsie se propagent dans le cerveau, ou sur la façon dont les ondes cérébrales contribuent à la concentration, sans nécessiter d'examens cérébraux invasifs et approfondis.
La puissance de calcul nécessaire a été fournie par le supercalculateur Fugaku au Japon, qui s'est appuyé sur des bases de données et des schémas cellulaires existants pour élaborer le modèle. L'équipe de recherche a également développé un nouveau logiciel afin de traiter l'activité cérébrale plus efficacement et de minimiser les calculs inutiles.
« Fugaku est utilisé pour la recherche dans de nombreux domaines des sciences informatiques, tels que l'astronomie, la météorologie et le développement de médicaments, contribuant ainsi à la résolution de nombreux problèmes sociaux », a déclaré Tadashi Yamazaki, informaticien à l'Université des communications électroniques.
« Cette fois-ci, nous avons utilisé Fugaku pour simuler des circuits neuronaux. »
Bien entendu, notre cerveau est essentiel à une bonne santé physique et mentale, ainsi qu'à un vieillissement en bonne santé, et la recherche sur la cartographie virtuelle du cerveau et les structures microcérébrales sera cruciale pour mieux comprendre le fonctionnement de cet organe et la manière dont il peut être endommagé.
L'équipe de recherche travaille activement au développement d'un nouveau modèle, explorant la synchronisation des ondes cérébrales et la manière dont les deux hémisphères du cerveau d'une souris interagissent.
Il s'agit d'une prouesse incroyablement impressionnante en matière de calcul et de modélisation biologique, mais les chercheurs ont des projets encore plus ambitieux et souhaitent un jour construire un modèle complet du cerveau humain dans un espace informatique virtuel.
« Notre objectif à long terme est de construire des modèles cérébraux complets, voire des modèles du cerveau humain, en utilisant tous les détails biologiques que notre institut explore », a déclaré le scientifique Arkhipov. « Actuellement, nous passons de la modélisation de régions cérébrales individuelles à la simulation du cerveau entier de la souris. »
Ces travaux de recherche ont été présentés lors de la conférence sur le supercalcul SC25.
Source : 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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