Категории
Сменить пароль!
Сброс пароля!
Международная команда учёных представила крупнейшую биофизически точную реконструкцию коры головного мозга. Модель, созданная на суперкомпьютере Fugaku, включает почти десять миллионов виртуальных нейронов, формирующих 26 миллиардов синапсов, и позволяет изучать нейрофизиологические механизмы с беспрецедентной детализацией. Этот инструмент открывает эру цифрового тестирования гипотез о механизмах развития эпилепсии, болезни Альцгеймера и других неврологических расстройств.
Прорыв в вычислительной нейронауке открывает перед клиницистами и исследователями принципиально новые возможности. Специалисты Института Аллена (Allen Institute) совместно с японскими коллегами во главе с доктором Тадаси Ямадзаки завершили работу над симуляцией коры головного мозга мыши. Эта модель — не статичная карта, а динамичная система, имитирующая спонтанную электрическую активность в состоянии покоя. Она воспроизводит ионные потоки и флуктуации мембранного потенциала в множестве компартментов, составляющих сложную морфологию нейронов.
Ключевая ценность разработки в её прямом применении для решения клинических задач. Исследователи теперь могут в безопасной цифровой среде моделировать патологические процессы. Например, можно детально отследить, как начинается и распространяется эпилептический припадок в нейронных сетях, или смоделировать прогрессирование нейродегенеративных изменений, характерных для болезни Альцгеймера. Такой подход позволяет выявлять потенциальные «узлы уязвимости» в нейросетях и тестировать гипотетические методы терапии ещё до появления симптомов, что сокращает зависимость от традиционных экспериментов на животных моделях.
Создание столь сложной симуляции стало возможным благодаря уникальным вычислительным ресурсам. Японский суперкомпьютер Fugaku, один из мощнейших в мире, способен выполнять свыше 400 квадриллионов операций в секунду. Для преобразования экспериментальных данных в работающую модель учёные использовали Brain Modeling ToolKit от Института Аллена и симулятор нейронов Neulite. Исходные «чертежи» и биофизические параметры виртуальных клеток предоставили базы данных Allen Cell Types Database и Allen Connectivity Atlas. Визуализация, доступная на сайте института, для ясности демонстрирует активность лишь одного процента всех смоделированных нейронов, что уже даёт впечатляющую картину динамики нейросети.
Это достижение — знаковый технический рубеж, доказывающий осуществимость полномасштабного биофизического моделирования. Оно продолжает логику глобальных научных проектов по изучению мозга, таких как европейский Human Brain Project (HBP), завершившийся в 2023 году созданием платформы EBRAINS и детального «Атласа мозга человека», а также более раннего Blue Brain Project, нацеленного на моделирование нейронных колонок. Однако новая работа отличается беспрецедентным охватом — целой коры с субклеточным разрешением.
Долгосрочная цель исследователей — построить полную модель мозга мыши, а в перспективе — и человека. Путь к моделированию человеческого мозга, содержащего около 86 миллиардов нейронов, остаётся чрезвычайно сложным. Тем не менее, представленная симуляция коры мыши уже сегодня служит мощным инструментом, открывающим новое окно в понимание фундаментальных основ работы центральной нервной системы и её патологий.
One of World’s Most Detailed Virtual Brain Simulations is Changing How We Study the Brain
Комментарии (0)