Praca ta, kierowana przez zespół badaczy z Instytutu Allena w USA oraz Uniwersytetu Komunikacji Elektronicznej w Japonii, może pomóc lekarzom w dokładniejszym modelowaniu i badaniu chorób takich jak choroba Alzheimera.
Ta symulacja przedstawia całą korę mózgową myszy. Chociaż nie jest tak duża i złożona jak mózg ludzki, który zawiera miliardy neuronów, mózg myszy wykazuje podobieństwa do mózgu ludzkiego. Dlatego może być bardzo użytecznym narzędziem badawczym.
Prawdziwy, kompletny mózg myszy zawiera około 70 milionów neuronów w przestrzeni wielkości migdała. Ten wirtualny mózg może się jednak pochwalić niezwykłymi cechami: zawiera 9 milionów neuronów i 26 miliardów synaps. Co więcej, ma 86 połączonych ze sobą obszarów mózgu i może przetwarzać biliony obliczeń na sekundę.
„To pokazuje, że drzwi się otworzyły” – powiedział neurobiolog Anton Arkhipov z Instytutu Allena. „Możemy wydajnie przeprowadzać tego rodzaju symulacje mózgu, dysponując wystarczającą mocą obliczeniową”.
„To kamień milowy w rozwoju technologii, który utwierdza nas w przekonaniu, że tworzenie znacznie większych modeli jest nie tylko wykonalne, ale także możliwe z większą dokładnością i na większą skalę”.
Złożoność symulacji pozwala badaczom obserwować rozprzestrzenianie się wzorców poznawczych, świadomości i chorób w mózgu. To ruchoma, trójwymiarowa mapa pokazująca, jak funkcjonuje i łączy się każdy pojedynczy neuron.
Naukowcy uważają, że metoda ta może być wykorzystywana m.in. do testowania hipotez dotyczących tego, w jaki sposób napady padaczkowe rozprzestrzeniają się w mózgu lub w jaki sposób fale mózgowe wpływają na koncentrację, bez konieczności przeprowadzania rozległych, inwazyjnych skanów mózgu.
Niezbędną moc obliczeniową zapewnił superkomputer Fugaku w Japonii, zbudowany na podstawie istniejących baz danych i diagramów komórkowych, aby stworzyć model. Zespół badawczy opracował również nowe oprogramowanie, które pozwala na wydajniejsze przetwarzanie aktywności mózgu i minimalizację zbędnych obliczeń.
„Fugaku jest wykorzystywane w badaniach w wielu dziedzinach nauk obliczeniowych, takich jak astronomia, meteorologia i rozwój leków, przyczyniając się do rozwiązania wielu problemów społecznych” – powiedział informatyk Tadashi Yamazaki z Uniwersytetu Komunikacji Elektronicznej.
Tym razem użyliśmy Fugaku do symulacji obwodów neuronowych.
Oczywiście, nasz mózg jest niezbędny dla dobrego zdrowia fizycznego i psychicznego, a także dla zdrowego starzenia się, a badania nad wirtualnym mapowaniem mózgu i strukturami mikromózgu będą miały kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia, jak działa ten narząd i w jaki sposób może zostać uszkodzony.
Zespół badawczy aktywnie pracował nad nowym modelem, badając synchronizację fal mózgowych i interakcje między dwiema półkulami mózgu myszy.
To niezwykle imponujące osiągnięcie w zakresie obliczeń i modelowania biologicznego, ale naukowcy mają jeszcze większe plany. Chcą w przyszłości zbudować kompletny model ludzkiego mózgu w wirtualnej przestrzeni obliczeniowej.
„Naszym długoterminowym celem jest zbudowanie kompleksowych modeli mózgu, nawet modeli mózgu ludzkiego, wykorzystujących wszystkie szczegóły biologiczne, którymi zajmuje się nasz instytut” – powiedział naukowiec Arkhipov. „Obecnie przechodzimy od modelowania pojedynczych obszarów mózgu do symulacji całego mózgu myszy”.
Wyniki badań zaprezentowano na konferencji poświęconej superkomputerom SC25.
Source: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/sieu-may-tinh-tao-ra-mot-trong-nhung-bo-nao-ao-chan-thuc-nhat-20251209023554465.htm
Komentarz (0)