Superdatorer skapar en av de mest realistiska virtuella hjärnorna.

(Dan Tri Newspaper) - Att förstå hur hjärnan fungerar är mycket svårt eftersom levande människors hjärnor inte är lätta att stimulera och analysera. Forskare har nu en ny, extremt avancerad hjärnsimulator att studera.

Hjärnsimuleringar fördjupar sig i enskilda neuroner (bild: Barry Isralewitz et al., 2025).

Detta arbete, lett av ett team av forskare från Allen Institute i USA och University of Electronic Communications i Japan, skulle kunna hjälpa sjukvårdspersonal att modellera och studera sjukdomar som Alzheimers mer i detalj.

Denna simulering visar hela hjärnbarken hos en mus. Även om den inte är lika stor och komplex som den mänskliga hjärnan, som innehåller miljarder neuroner, har mushjärnan likheter med den mänskliga hjärnan. Därför skulle detta kunna vara ett mycket användbart forskningsverktyg.

En riktig, komplett mushjärna innehåller ungefär 70 miljoner neuroner i ett utrymme stort som en mandel. Denna virtuella hjärna har dock anmärkningsvärda egenskaper: den innehåller 9 miljoner neuroner och 26 miljarder synapser. Dessutom har den 86 sammankopplade hjärnregioner och kan bearbeta biljoner beräkningar per sekund.

"Detta visar att dörren har öppnats", sa neuroforskaren Anton Arkhipov vid Allen Institute. "Vi kan köra den här typen av hjärnsimuleringar effektivt med tillräcklig datorkraft."

"Detta är en teknologisk milstolpe som inger förtroende för att mycket större modeller inte bara är genomförbara utan också uppnåeliga med större noggrannhet och i större skala."

Simuleringar gör det möjligt för forskare att spåra aktiviteten hos enskilda neuroner (bild: Kuriyama et al., 2025).

Simuleringens komplexitet gör det möjligt för forskare att observera spridningen av kognitiva mönster, medvetande och sjukdomar i hjärnan. Det är en rörlig, tredimensionell karta som visar hur varje enskild neuron fungerar och kopplas samman.

Enligt forskarna kan den här metoden bland annat användas för att testa hypoteser om hur anfall sprider sig genom hjärnan, eller hur hjärnvågor bidrar till koncentration, utan att det krävs omfattande invasiva hjärnskanningar.

Den nödvändiga datorkraften tillhandahölls av superdatorn Fugaku i Japan, byggd på befintliga databaser och celldiagram för att bilda modellen. Forskargruppen utvecklade också ny programvara för att bearbeta hjärnaktivitet mer effektivt och minimera onödiga beräkningar.

"Fugaku används för forskning inom många områden inom beräkningsvetenskap, såsom astronomi, meteorologi och läkemedelsutveckling, vilket bidrar till att lösa många samhällsproblem", säger datavetaren Tadashi Yamazaki vid University of Electronic Communications.

"Den här gången använde vi Fugaku för att simulera neurala kretsar."

Naturligtvis är våra hjärnor viktiga för god fysisk och psykisk hälsa, såväl som för ett hälsosamt åldrande, och forskning om virtuell hjärnkartläggning och mikrohjärnstrukturer kommer att vara avgörande för att lära sig mer om hur detta organ fungerar och hur det kan skadas.

Forskargruppen har aktivt utvecklat en ny modell som utforskar hjärnvågssynkronisering och hur de två hjärnhalvorna i en mus interagerar.

Detta är en otroligt imponerande bedrift inom datorteknik och biologisk modellering, men forskarna har ännu större planer, och en dag vill de bygga en komplett modell av den mänskliga hjärnan inuti ett virtuellt datorutrymme.

"Vårt långsiktiga mål är att bygga heltäckande hjärnmodeller, även mänskliga hjärnmodeller, med hjälp av alla biologiska detaljer som vårt institut utforskar", säger forskaren Arkhipov. "För närvarande går vi från att modellera enskilda hjärnregioner till att simulera hela mushjärnan."

Forskningen presenterades på superdatorkonferensen SC25.

Källa: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/sieu-may-tinh-tao-ra-mot-trong-nhung-bo-nao-ao-chan-thuc-nhat-20251209023554465.htm