Cercetătorii europeni se află aproape de a realiza o performanță care, până nu demult, părea exclusiv în domeniul science-fiction: simularea în întregime a creierului uman pe un supercomputer. Avansurile recente în tehnologia de calcul și în modellarea neuronală deschid calea către acest obiectiv ambițios, promovând o revoluție în înțelegerea funcționării creierului și a proceselor mentale complexe.

Progres semnificativ în neuroștiința computațională

În ultimii ani, domeniul neuroștiinței computaționale a înregistrat progrese remarcabile. Cercetătorii au demonstrat că pot cartografia și simula structuri neuronale extrem de complexe, de la rețele de celule nervoase din creierul unei muște de fructe până la arhitectura dificil de conceput a celui uman. Aceste realizări alimentază ambiția de a reproduce digital întregul mecanism al creierului, cu miliarde de neuroni și trilioane de conexiuni sinaptice, furnizând o perspectivă departe de a fi simplistă asupra proceselor cognitive și de neurologie.

De la muște la creierul uman: dezvăluiri din 2024

Un eveniment catalizator pentru această direcție a fost finalizarea, în 2024, a primei hărți complete a circuitelor neuronale din creierul unei muște de fructe. Deși acest creier minuscul conține zeci de milioane de sinapse și o rețea densă de conexiuni, nivelul său de complexitate a contestat părerea conform căreia orice simulare precisă ar fi imposibilă pentru ființele mici. Studii ulterioare au arătat astfel că descrierea detaliată a modului în care semnalele se mișcă printr-un creier biologic nu este doar un vis, ci un obiectiv aproape realizabil.

Cu toate acestea, diferența colosală de scară între insecte și oameni rămâne provocarea fundamentală. Creierul uman are aproximativ 86 de miliarde de neuroni, conectați prin peste 100 de trilioane de sinapse, ceea ce face ca simularea sa să necesite nu doar hardware extrem de performant, ci și modele matematice sofisticate, de un nivel de complexitate nedepășit până acum.

Supercomputerele și abordarea inovatoare

Deși proiecte anterioare, precum Human Brain Project, au pus în evidență dificultățile unei simulări complete, acestea au fost criticate pentru rezultatele lor modeste. În acest context, cercetătorii de la Centrul de Cercetare Jülich din Germania spun că tehnologia a îmbunătățit semnificativ șansele de reușită.

Echipa condusă de profesorul Markus Diesmann folosește supercomputerul JUPITER, unul dintre cele mai puternice sisteme de calcul din lume, clasat pe locul patru în topul global TOP500. Acesta este echipat cu mii de unități de procesare grafică (GPU), optimizate pentru calcule paralele, esențiale pentru simularea rețelelor neuronale de dimensiuni uriașe.

Strategia cercetătorilor nu implică construcția unui model monolitic, ci combinarea detaliilor din mai multe regiuni ale creierului, pe care le conectează într-o arhitectură coerentă. În acest mod, au ajuns la rezultate impresionante, rulând recent o rețea neuronală aproape de dimensiunea cortexului cerebral uman, simulând zeci de miliarde de neuroni și un număr de conexiuni comparabil cu cele reale.

Rezultatele acestor simulări indică apariția unor comportamente emergente, fenomene care nu pot fi identificate în modele de scară redusă. “Simulările de mică scară oferă indicii valoroase, dar doar rețelele masive pot reproduce dinamica reală a creierului”, afirmă Markus Diesmann.

Implicații și perspective pentru neuroștiință

Pentru cercetarea medicală și înțelegerea bolilor neurologice, acest avans în simularea creierului reprezintă o nouă frontieră. Înțelegerea în detaliu a modului în care funcționează neuronii și rețelele neuronale ar putea duce la dezvoltarea de tratamente mai eficiente pentru afecțiuni precum Alzheimer, schizofrenie sau epilepsie, probleme pentru care diagosticarea și tratarea sunt încă extrem de dificil.

Dacă aceste încercări se vor confirma și vor reuși să reproducă întregul creier uman pe un supercomputer, nu va mai fi vorba doar de o realizare tehnologică, ci despre o schimbare paradigmatică în neuroștiință. În acest moment, cercetătorii privesc cu optimism spre posibilitatea de a obține o imagine digitală și funcțională a creierului, care ar putea răspunde și celor mai complicate întrebări legate de natura conștiinței, procesele mentale și bolile din sfera neurologică. În ciuda provocărilor, aceste progrese indică o direcție clară către un înțeles mai profund al unuia dintre cele mai spectaculoase mistere ale ființei umane.