Supercomputers creëren een van de meest realistische virtuele hersenen.

Siêu máy tính tạo ra một trong những bộ não ảo chân thực nhất - 1 — Hersensimulaties verdiepen zich in individuele neuronen (afbeelding: Barry Isralewitz et al., 2025).

Dit onderzoek, uitgevoerd door een team van onderzoekers van het Allen Institute in de VS en de University of Electronic Communications in Japan, zou medische professionals kunnen helpen bij het gedetailleerder modelleren en bestuderen van ziekten zoals Alzheimer.

Deze simulatie toont de volledige hersenschors van een muis. Hoewel niet zo groot en complex als het menselijk brein, dat miljarden neuronen bevat, vertoont het muizenbrein overeenkomsten met het menselijk brein. Daarom zou dit een zeer nuttig onderzoeksinstrument kunnen zijn.

Een echt, compleet muizenbrein bevat ongeveer 70 miljoen neuronen in een ruimte ter grootte van een amandel. Dit virtuele brein heeft echter opmerkelijke eigenschappen: het bevat 9 miljoen neuronen en 26 miljard synapsen. Bovendien heeft het 86 onderling verbonden hersengebieden en kan het triljoenen berekeningen per seconde verwerken.

"Dit laat zien dat de deur open is," aldus neurowetenschapper Anton Arkhipov van het Allen Institute. "Met voldoende rekenkracht kunnen we dit soort hersensimulaties efficiënt uitvoeren."

"Dit is een technologische mijlpaal die het vertrouwen wekt dat veel grotere modellen niet alleen haalbaar, maar ook met grotere nauwkeurigheid en op grotere schaal te realiseren zijn."

Siêu máy tính tạo ra một trong những bộ não ảo chân thực nhất - 2 — Simulaties stellen onderzoekers in staat de activiteit van individuele neuronen te volgen (afbeelding: Kuriyama et al., 2025).

De complexiteit van de simulatie stelt onderzoekers in staat de verspreiding van cognitieve patronen, bewustzijn en ziekte in de hersenen te observeren. Het is een dynamische, driedimensionale kaart die laat zien hoe elke individuele neuron functioneert en verbindingen legt.

Volgens de onderzoekers zou deze methode onder andere gebruikt kunnen worden om hypotheses te testen over hoe epileptische aanvallen zich door de hersenen verspreiden, of hoe hersengolven bijdragen aan de concentratie, zonder dat daarvoor uitgebreide, invasieve hersenscans nodig zijn.

De benodigde rekenkracht werd geleverd door de Fugaku-supercomputer in Japan, die gebruikmaakte van bestaande databases en celdiagrammen om het model te vormen. Het onderzoeksteam ontwikkelde tevens nieuwe software om hersenactiviteit efficiënter te verwerken en onnodige berekeningen te minimaliseren.

"Fugaku wordt gebruikt voor onderzoek op vele gebieden van de computerwetenschappen, zoals astronomie, meteorologie en geneesmiddelenontwikkeling, en draagt bij aan het oplossen van veel maatschappelijke problemen," aldus computerwetenschapper Tadashi Yamazaki van de Universiteit voor Elektronische Communicatie.

"Deze keer hebben we Fugaku gebruikt om neurale circuits te simuleren."

Onze hersenen zijn natuurlijk essentieel voor een goede fysieke en mentale gezondheid, evenals voor gezond ouder worden. Onderzoek naar virtuele hersenmapping en microstructuren in de hersenen zal cruciaal zijn om meer te leren over hoe dit orgaan werkt en hoe het beschadigd kan raken.

Het onderzoeksteam heeft actief gewerkt aan de ontwikkeling van een nieuw model, waarin de synchronisatie van hersengolven en de interactie tussen de twee hersenhelften van een muis worden onderzocht .

Dit is een ongelooflijk indrukwekkende prestatie op het gebied van computerberekeningen en biologische modellering, maar de onderzoekers hebben nog grotere plannen. Op een dag willen ze een compleet model van het menselijk brein bouwen in een virtuele computeromgeving.

"Ons doel op lange termijn is het bouwen van uitgebreide hersenmodellen, zelfs modellen van het menselijk brein, waarbij we alle biologische details gebruiken die ons instituut onderzoekt," aldus wetenschapper Arkhipov. "Momenteel gaan we van het modelleren van individuele hersengebieden over naar het simuleren van het gehele muizenbrein."

Reactie (0)