No se trata solo de una maqueta tridimensional del cerebro: es un entorno digital que se comporta como un cerebro vivo, reproduciendo el flujo de iones, los impulsos eléctricos y la comunicación sináptica entre millones de neuronas. En cifras, el modelo incluye casi 10 millones de neuronas, 26 mil millones de sinapsis y 86 regiones cerebrales interconectadas, todo ello animado en tiempo real dentro de un universo computacional.
Fugaku: la fuerza detras del modelo
Para ejecutar semejante simulación se recurrió a Fugaku, la supercomputadora desarrollada por RIKEN y Fujitsu. Con una capacidad de cálculo que supera los 400 cuatrillones de operaciones por segundo, Fugaku ha sido utilizada en investigaciones de todo tipo, desde meteorología hasta diseño de fármacos. Ahora, su potencia se ha aplicado a una de las fronteras más complejas: recrear el cerebro a escala biológica.
El sistema está compuesto por casi 159 mil nodos, cada uno funcionando como un pequeño procesador cerebral. En conjunto, forman una red lo suficientemente potente como para soportar la enorme carga de datos y ecuaciones necesarias para simular una red neuronal realista y funcional.
Del laboratorio al modelo digital
La base biológica del modelo fue proporcionada por el Instituto Allen, que empleó información de su Base de Datos de Tipos Celulares y del Atlas de Conectividad Cerebral. Estos datos fueron transformados en neuronas virtuales utilizando herramientas como el Brain Modeling ToolKit y un motor de simulación especializado llamado Neulite.
Este proceso permitió que las ecuaciones que describen la actividad eléctrica y química de una neurona se convirtieran en unidades digitales que se disparan, se comunican y responden a su entorno como lo harían sus contrapartes biológicas. En lugar de ser un simple dibujo animado del cerebro, es un sistema activo donde los patrones de actividad emergen y evolucionan.
Aplicaciones en el estudio de enfermedades neurológicas
Uno de los aspectos más prometedores de este desarrollo es su aplicación en la investigación de enfermedades como el Alzhéimer o la epilepsia. Los científicos pueden ahora inducir condiciones patológicas en el modelo virtual y observar cómo se propaga el daño a través de los circuitos neuronales.
Antes, responder a preguntas sobre el origen de una crisis epiléptica o el deterioro cognitivo requería años de experimentos con tejido real. Ahora, se pueden ejecutar miles de simulaciones, modificar variables y ensayar posibles terapias en un entorno digital seguro y controlado.
El modelo también permite analizar fenómenos como las ondas cerebrales relacionadas con la atención o el impacto de pequeñas lesiones en la conectividad general del cerebro. Es una especie de laboratorio viviente que ofrece un grado de control y observación sin precedentes.
Del ratón al cerebro humano: un horizonte posible
Aunque este logro se ha alcanzado con la corteza de un ratón, el objetivo a largo plazo es simular un cerebro humano completo. Según Anton Arkhipov, uno de los investigadores del Instituto Allen, esta experiencia demuestra que modelos a gran escala no solo son posibles, sino que pueden lograrse con gran precisión si se cuenta con la potencia computacional adecuada.
Pasar de una región cerebral a todo el órgano es un salto complejo, pero el camino está cada vez más claro. El equipo ya trabaja en la integración de nuevas regiones y en el perfeccionamiento de los detalles biológicos. Como dijo Tadashi Yamazaki, uno de los líderes del proyecto: «Dios está en los detalles». Cada milímetro de avance en precisión trae consigo una mayor capacidad de simulación realista.
Una nueva era para la neurociencia
Este proyecto marca un cambio en la forma en que se estudia el cerebro. La posibilidad de «ver» el cerebro en acción sin tocar un organismo vivo representa una herramienta invaluable para investigadores de todo el mundo. A medida que estas simulaciones ganen resolución y complejidad, podrían incluso ayudar a personalizar tratamientos para trastornos mentales o enfermedades neurodegenerativas, abriendo un nuevo camino en la medicina de precisión.
Científicos como Laura Green, Beatriz Herrera y Kaaya Akira han contribuido a este logro desde distintas especialidades, demostrando que la colaboración internacional y multidisciplinaria es clave para enfrentar los grandes retos de la ciencia moderna.
Lo que una vez parecía ciencia ficción está empezando a convertirse en una herramienta cotidiana en los laboratorios. Simular el cerebro no es solo entenderlo mejor, sino también empezar a construirlo con las piezas más precisas que tenemos: datos, algoritmos y una buena dosis de potencia computacional.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
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