Científicos construyen un ‘cerebro de ratón’ digital para estudiar Alzheimer y epilepsia

Investigadores han logrado un gran avance en la neurociencia al crear un “cerebro digital” de la corteza completa de un ratón con un nivel de detalle sin precedentes.

Para lograr este hito científico y tecnológico, los expertos utilizaron la supercomputadora japonesa Fugaku. Por lo que este “cerebro virtual” incluye prácticamente 10 millones de neuronas, 26 mil millones de sinapsis, además de que está estructurado en 86 regiones interconectadas, según se informa desde el Allen Institute.
.

El equipo combinó las bases de datos neuronales del Allen Institute, como el Allen Cell Types Database y el Allen Connectivity Atlas, con el poder de cómputo de Fugaku, la supercomputradora capaz de realizar más de 400 cuatrillones de cálculos por segundo.

Con herramientas como el Brain Modeling Toolkit y el simulador de neuronas Neulite, se pudo moldear a cada neurona digital con múltiples compartimentos eléctricos, esto con el objetivo de poder reflejar un comportamiento biofísico real.

Cabe decir que este modelo de “cerebro virtual” le otorga la posibilidad a los científicos de realizar experimentos riesgosos o imposibles con tejido biológico real.

Por ejemplo, en este cerebro digital, se permite reproducir la manera en como se propaga el daño con enfermedades neurológicas como el Alzheimer o la epilepsia, además de analizar con precisión cómo es que se organizan las señales neuronales, además de cómo es que fallan en redes complejas.

Para Anton Arkhipov, investigador del Allen Institute, se trata de un logro técnico fundamental. Esto debido a que el nivel de resolución y escala que se ha alcanzado supera a muchas simulaciones previas, por lo que se acerca a la ciencia a la capacidad de construir modelos cerebrales cada vez más grandes y precisos.

Aunque este simulador es muy avanzado, los científicos admiten que aún no es posible replicar con la misma precisión un cerebro humano completo. Esto debido a la complejidad, al tamaño y la cantidad de neuronas y a las sinapsis de nuestro cerebro que aún superan a lo que hoy pueden modelar los supercomputadores. Sin embargo, este experimento demuestra que es técnicamente viable trabajar hacia simulaciones más grandes en el futuro.

Este “cerebro digital” no solo acelera la investigación neurológica, sino que abre un nuevo campo de exploración en el que los tratamientos pueden diseñarse y probarse en un entorno virtual antes de avanzar a pruebas reales; ¿podría representar este modelo un paso definitivo para curas más seguras y eficaces en enfermedades neurodegenerativas?