Madrid. Martes 18 de noviembre de 2025 Utilizando el poder de una de las supercomputadoras más rápidas del mundo, científicos del Instituto Allen (Estados Unidos) y la Universidad de Electrocomunicaciones de Japón han creado una de las simulaciones biofísicamente realistas más grandes y detalladas del cerebro de un animal jamás realizadas. Este trabajo se presentará en SC25, la conferencia de supercomputación más grande del mundo, que tendrá lugar en Saint Louis, Estados Unidos.
Este espectacular logro es producto del superordenador japonés Fugaku, capaz de procesar datos a una velocidad vertiginosa y realizar mil billones de cálculos por segundo. Esta copia virtual de toda la corteza cerebral de un ratón permite a los investigadores estudiar el cerebro de una forma nueva: simulando enfermedades como el Alzheimer o la epilepsia para observar en detalle cómo se propagan los daños a través de las redes neuronales o comprender la cognición y la conciencia. Simula tanto la forma como la función, con casi 10 millones de neuronas, 26 mil millones de sinapsis y 86 regiones cerebrales interconectadas.
Los científicos pueden utilizar este modelo para hacer preguntas sobre lo que sucede en las enfermedades (cómo las ondas cerebrales dan forma a un foco o cómo se propagan las convulsiones en el cerebro) y luego probar sus hipótesis. Anteriormente, estas preguntas sólo podían plantearse utilizando tejido cerebral real, un experimento a la vez. Ahora los investigadores pueden probar virtualmente las hipótesis. Estas simulaciones pueden ayudar a encontrar respuestas a trastornos cerebrales, revelar cómo comienzan los problemas antes de que aparezcan los síntomas y permitir a los investigadores probar de forma segura nuevos tratamientos o terapias en un entorno digital.
“Esto demuestra que la puerta está abierta. Podemos ejecutar este tipo de simulaciones cerebrales de manera eficiente con suficiente potencia informática”, afirma Anton Arkhipov, investigador del Instituto Allen que trabajó en el proyecto. “Es un hito técnico que nos da confianza en que no sólo son posibles modelos mucho más grandes, sino que también se pueden lograr con precisión y escala”.
Esta colaboración global combina la experiencia de la neurociencia humana con la extraordinaria potencia informática de una máquina. El Instituto Allen proporcionó un modelo y propiedades biofísicas del cerebro virtual utilizando datos reales de Allen Cell Type Database y Allen Connectivity Atlas, y Fugaku de Japón dio vida a los datos.
Un cuatrillón de cálculos por segundo
Fugaku, desarrollado conjuntamente por RIKEN y Fujitsu, es uno de los superordenadores más rápidos del mundo, capaz de realizar más de 400 mil billones de operaciones por segundo. Para poner esto en perspectiva, si empezáramos a contar ahora, uno por uno por segundo, se necesitarían más de 12,7 mil millones de años para alcanzar ese número (aproximadamente la edad del universo: 13,8 mil millones de años). Fugaku proviene del Monte Fuji y, como pico alto y base ancha de la montaña, fue elegido para simbolizar su poder y amplio alcance. “Fugaku se utiliza para la investigación en una amplia gama de campos de la informática, como la astronomía, la meteorología y el descubrimiento de fármacos, y contribuye a la solución de muchos problemas sociales”, describen los investigadores. “Esta vez utilizamos Fugaku para simular circuitos neuronales”.
Una supercomputadora consta de nodos que se agrupan en capas, como unidades, bastidores y bastidores. Juntos, estos componentes suman 158.976 nodos, lo que permite a Fugaku manejar cantidades masivas de datos y cálculos.
Utilizando las herramientas de modelado cerebral del Instituto Allen, el equipo tradujo los datos a una simulación digital funcional de la corteza. El simulador de neuronas, Neulite, convirtió las ecuaciones en neuronas que se activan, envían señales y se comunican como sus contrapartes vivas.
Observar la corteza cerebral de un ratón simulado es como observar la biología en tiempo real. Capta la estructura y el comportamiento reales de las células cerebrales, hasta las ramas que provienen de las neuronas, la activación de las sinapsis (los pequeños contactos que transportan mensajes desde las neuronas ascendentes a las ramas neuronales descendentes) y el flujo y reflujo de señales eléctricas a través de las membranas.
“Nuestro objetivo a largo plazo es construir modelos cerebrales completos, e incluso modelos humanos, utilizando todos los detalles biológicos que nuestro instituto está descubriendo”, afirma Arkhipov.
“Ahora estamos pasando de modelar regiones cerebrales individuales a simular todo el cerebro del ratón”. Con este tipo de poder computacional, el objetivo de un modelo del cerebro completo y biofísicamente preciso ya no es sólo ciencia ficción. Los científicos se encuentran en una nueva frontera en la que comprender el cerebro significa literalmente poder construirlo.
