Эта работа, выполненная группой исследователей из Института Аллена в США и Университета электронных коммуникаций в Японии, может помочь медицинским специалистам более детально моделировать и изучать такие заболевания, как болезнь Альцгеймера.
Эта симуляция отображает всю кору головного мозга мыши. Хотя она не такая большая и сложная, как человеческий мозг, содержащий миллиарды нейронов, мозг мыши имеет сходства с человеческим мозгом. Поэтому это может стать очень полезным исследовательским инструментом.
В настоящем, полноценном мозге мыши содержится приблизительно 70 миллионов нейронов на площади размером с миндаль. Однако этот виртуальный мозг обладает замечательными характеристиками: он содержит 9 миллионов нейронов и 26 миллиардов синапсов. Кроме того, он имеет 86 взаимосвязанных областей мозга и способен обрабатывать триллионы вычислений в секунду.
«Это показывает, что дверь открылась», — сказал нейробиолог Антон Архипов из Института Аллена. «Мы можем эффективно запускать подобные симуляции работы мозга, обладая достаточной вычислительной мощностью».
«Это технологический прорыв, вселяющий уверенность в то, что создание гораздо более крупных моделей не только возможно, но и достижимо с большей точностью и в большем масштабе».
Сложность симуляции позволяет исследователям наблюдать за распространением когнитивных паттернов, сознания и заболеваний в головном мозге. Это движущаяся трехмерная карта, показывающая, как функционирует и взаимодействует каждый отдельный нейрон.
По словам исследователей, этот метод можно использовать, например, для проверки гипотез о том, как судороги распространяются по мозгу или как мозговые волны влияют на концентрацию внимания, без необходимости проведения обширных инвазивных сканирований мозга.
Необходимые вычислительные мощности были обеспечены суперкомпьютером Fugaku в Японии, модель которого была построена на основе существующих баз данных и клеточных схем. Исследовательская группа также разработала новое программное обеспечение для более эффективной обработки мозговой активности и минимизации ненужных вычислений.
«Fugaku используется для исследований во многих областях вычислительной науки, таких как астрономия, метеорология и разработка лекарств, способствуя решению многих социальных проблем», — сказал специалист по информатике Тадаши Ямазаки из Университета электронных коммуникаций.
«В этот раз мы использовали Fugaku для моделирования нейронных цепей».
Безусловно, наш мозг необходим для хорошего физического и психического здоровья, а также для здорового старения, и исследования в области виртуального картирования мозга и микроструктур головного мозга будут иметь решающее значение для получения дополнительных знаний о том, как работает этот орган и как он может быть поврежден.
Исследовательская группа активно разрабатывает новую модель, изучающую синхронизацию мозговых волн и взаимодействие двух полушарий головного мозга мыши.
Это невероятно впечатляющее достижение в области вычислительной техники и биологического моделирования, но у исследователей есть еще более масштабные планы, и однажды они хотят создать полную модель человеческого мозга в виртуальном вычислительном пространстве.
«Наша долгосрочная цель — создание комплексных моделей мозга, в том числе и моделей человеческого мозга, с использованием всех биологических данных, которые изучает наш институт», — сказал учёный Архипов. «В настоящее время мы переходим от моделирования отдельных областей мозга к моделированию всего мозга мыши».
Результаты исследования были представлены на суперкомпьютерной конференции SC25.
Источник: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/sieu-may-tinh-tao-ra-mot-trong-nhung-bo-nao-ao-chan-thuc-nhat-20251209023554465.htm
Комментарий (0)