Allen Instituteと日本の電気通信大学の科学者らが、これまでに最も詳細なマウス皮質の仮想モデルを構築し、Fugakuスーパーコンピューター上で約900万個のニューロンと260億のシナプスを86の領域にわたってシミュレーションした。
彼らが構築したもの
研究者らは、マウス脳の全皮質を対象とした生体物理学的に詳細なシミュレーションを作成し、構造と活動の両方を再現した。このモデルは約900万個のニューロン、260億のシナプス、86の相互接続された領域からなり、アルツハイマー病、てんかん、注意、その他の脳機能の側面などの現象を調べるためのデジタルテストベッドを提供する。(alleninstitute.org)
仕組み
チームはAllen Cell Types DatabaseとAllen Mouse Brain Connectivity Atlasから大規模な生物学的データセットを統合し、Allen InstituteのBrain Modeling ToolKit (BMTK)とNeuliteと呼ばれる軽量ニューロンシミュレーターを使用して、方程式をスパイクを発生させ通信する仮想ニューロンに翻訳した。(celltypes.brain-map.org)
その背後にあるスーパーコンピューター
Fugaku—RIKENとFujitsuによって開発—は1秒間に400京以上の演算を実行でき、158,976の計算ノードで構成される。この馬力により、大規模で生体物理学的に詳細なシミュレーションが全皮質スケールで実行可能となった。(fujitsu.com)
研究者らのコメント
「これにより扉が開かれたことがわかります。十分な計算能力があれば、このような脳シミュレーションを効果的に実行できます」とAllen Instituteの研究者であるAnton Arkhipov博士は述べた。電気通信大学のTadashi Yamazaki博士は付け加えた：「Fugakuは天文学、気象学、創薬などの幅広い計算科学分野で研究に使用されています…今回、我々はFugakuをニューラル回路シミュレーションに活用しました。」(sciencedaily.com)
発表の場
機関によると、完全な論文はSC25（高性能コンピューティング、ネットワーキング、ストレージ、解析に関する国際会議）で公開予定で、2025年11月16日から21日までミズーリ州セントルイスで開催される。(uec.ac.jp)
参加者
この協力はAllen Instituteと電気通信大学が主導し、RIST、山口大学、RIKENの計算科学研究センターからの貢献がある。プロジェクト資料に名前の挙がった貢献者はLaura Green博士、Beatriz Herrera博士、Kael Dai学士、Rin Kuriyama修士、Kaaya Akira-Tamura博士を含む。(uec.ac.jp)
意義
豊富で公開された脳データを高性能コンピューティングと統合することで、このプロジェクトは回路を通じた損傷の広がりを探求し、認知や疾患に関する仮説をin silicoで検証するスケーラブルな方法を提供する—将来の治療戦略に影響を与える可能性がある。研究者らは、このマイルストーンが生物学的詳細に基づく全脳モデル構築の長期目標を推進し、最終的には人間モデルまで進めるものだと述べている。(sciencedaily.com)
