Японские и американские ученые достигли значительного прорыва в области нейробиологии, разработав одну из самых подробных симуляций коры большого мозга мыши с использованием суперкомпьютера Fugaku. Эта модель, получившая название MINDgesture, смоделировала около 40 миллиардов нейронов и более 100 триллионов синапсов, что позволяет эмулировать нейрональную активность с беспрецедентной точностью и учитывать разнообразие типов нейронов и их взаимосвязей.
Ученые из Center for Computational Neuroscience в Институте RIKEN (Япония) и Национального института здоровья (NIH, США) использовали данные из проекта BRAIN Initiative, который направлен на глубокое изучение человеческого мозга.
Симуляция основана на экспериментальных данных о структуре и функциях коры мозга мыши, включая клеточный уровень, и способна воспроизводить сложные процессы, такие как передача сигналов, пластичность синапсов и влияние генетики на нейронную динамику. Для достижения такой детализации вычисления на суперкомпьютере Fugaku, работающем на процессорах Arm и обладающем мощностью около 200 петафлопс (после обновления в 2025 году), заняли несколько месяцев, обрабатывая объем данных в 10 эксафлопс-часов.
Ведущий исследователь проекта, доктор Такаши Шозука из RIKEN, подчеркнул важность этого достижения: «Эта симуляция открывает новые горизонты для понимания того, как работает мозг на молекулярном и клеточном уровнях, что в будущем может привести к разработке более эффективных методов лечения неврологических заболеваний, таких как деменция, эпилепсия и даже психические расстройства вроде шизофрении». Модель позволяет проводить виртуальные эксперименты, минимизируя необходимость в реальных лабораторных испытаниях на животных.
Суперкомпьютер Fugaku, созданный в 2020 году компанией Fujitsu и ставший лидером рейтинга Top500 в 2021 году, неоднократно демонстрировал свою эффективность в решении сложных задач. Помимо нейробиологии, он использовался для моделирования климата, ускорения поиска вакцин против COVID-19 в 2021 году и моделирования распространения пандемий. В 2024 году Fugaku участвовал в международных проектах по искусственному интеллекту, таких как разработка самоуправляющихся транспортных систем, и недавно был задействован в симуляциях ядерного синтеза для энергетики.
Это достижение дополняет усилия других крупных проектов, например, Blue Brain Project в Швейцарии, где в 2024 году была анонсирована симуляция человеческого мозга с детализацией в миллиард нейронов. Однако модель коры мозга мыши от Fugaku считается более точной в плане учета биоэлектрических свойств и межклеточных взаимодействий, что делает ее ключевым шагом на пути к полным симуляциям мозга человека. В России аналогичные исследования ведутся в Московском государственном университете и Институте высшей нервной деятельности, где в 2024 году были созданы модели кратковременной памяти на основе данных о нейронных сетях грызунов.
Код симуляции MINDgesture теперь доступен открыто на платформе GitHub, что позволит другим ученым по всему миру адаптировать и расширять модель для своих исследований. Согласно публикациям в журнале Nature Neuroscience от ноября 2025 года, эта работа подчеркивает роль высокопроизводительных вычислений в современной науке и может ускорить переход к новым терапевтическим подходам, таким как персонализированная медицина на основе нейронных моделей.