Egéragy digitális részletességgel
A projekt során az egér teljes agykérgének sejtszintű, biológiai pontosságú szimulációját hozták létre, amely egyenként modellezi minden egyes neuron ionáramlását és membránfeszültségét, valamint a sejtek egymáshoz való bonyolult kapcsolódását. A neuronokat különböző színekkel jelölték az agykéreg eltérő területei szerint, és akkor villannak fel, amikor aktivitást mutatnak — bár a vizsgálhatóság kedvéért csak az idegsejtek egy százalékát jelenítették meg vizuálisan.
Betegségek vizsgálata virtuálisan
Az új virtuális agymodell lehetőséget ad például annak megfigyelésére, hogyan jelennek meg és terjednek a neurológiai rendellenességek, miként haladnak át a rohamok az idegpályákon, vagy hogyan alakulnak ki az agyhullámok a figyelem és a gondolkodás során. Míg korábban ezek a kérdések csak valós agyszöveteken, kockázatos kísérletekkel vizsgálhatók voltak, most a digitális térben sokkal gyorsabban és biztonságosabban tesztelhető számtalan hipotézis és gyógyszerjelölt. Emellett a modell segít megérteni, milyen korai jeleken keresztül indulnak el a degeneratív betegségek, jóval a tünetek megjelenése előtt.
Fugaku: a japán gigász
A forradalmi előrelépést a Fugaku névre keresztelt szuperszámítógép tette lehetővé, amelyet a RIKEN és a Fujitsu fejlesztett, és amely másodpercenként több mint 400 billiárd számítást képes elvégezni. Ezt az elképesztő kapacitást jól szemlélteti, hogy ha valaki másodpercenként számolna egyet, akkor több mint 12,7 milliárd évig tartana, mire eljutna ugyaneddig a műveletszámig — ez közel megegyezik az univerzum korával. A Fugaku felépítését 158 976 darab önálló számítási egység (csomópont) alkotja, amelyek együtt olyan számítási kapacitást adnak, hogy az orvosi kutatásoktól az asztrofizikán át a gyógyszerfejlesztésig szinte bármit modellezni lehet.
Miként készült a digitális agy?
Az Allen Institute biológiai adatbázisa (Allen Cell Types Database és Allen Connectivity Atlas) biztosította a sejtszintű, részletes kiindulási adatokat. A Brain Modeling ToolKit révén ezeket az adatokat digitális kóddá alakították, majd egy Neulite nevű eszköz segítségével a matematikai egyenletek virtuális neuronokká formálódtak, így teremtve meg a valósághű, elektromos aktivitású idegsejteket. A végeredmény egy olyan virtuális agy, amelyben a szinapszisok, sejthártyák és neuronális kapcsolatok a valós élettani folyamatokat tükrözik.
Külön figyelmet érdemel, hogy ez csak az első lépés: a hosszú távú cél egy egész (később talán emberi) agymodell megalkotása, amely a mostani eredményekre támaszkodva akár a tudat vagy a mentális betegségek keletkezésének rejtélyeit is feltárhatja. Ezzel beléptünk abba a korszakba, ahol a megértés mellett már az agyépítés is elérhető közelségbe került.
Az áttörő kutatást nemzetközi csapat jegyzi: Laura Green, Beatriz Herrera, Kael Dai, Rin Kuriyama és Kaaya Akira.
