Grâce à la puissance d’un des supercalculateurs les plus rapides au monde, des scientifiques ont créé l’une des simulations cérébrales les plus complètes et biologiquement réalistes jamais réalisées : une reconstruction numérique du cortex de la souris. Ce modèle virtuel, qui inclut près de dix millions de neurones, 26 milliards de synapses et 86 régions cérébrales interconnectées, reproduit à haute résolution à la fois la structure et l’activité neuronale. Il permet d’explorer de manière virtuelle des conditions pathologiques comme Alzheimer ou l’épilepsie, de suivre la propagation des lésions dans les circuits neuronaux, et d’étudier les mécanismes sous-jacents à la cognition et à la conscience. Ce progrès majeur a été rendu possible par le supercalculateur Fugaku, le système de pointe du Japon, capable de réaliser plus de 400 quadrillions d’opérations par seconde. L’initiative a été menée par une équipe internationale regroupant le Allen Institute, l’Université des Communications Électriques de Tokyo (Tadashi Yamazaki, Ph.D.) et trois autres institutions japonaises. Les résultats seront présentés lors de la conférence SC25, le plus grand événement mondial dédié à l’informatique haute performance, en novembre. Ce modèle ouvre une nouvelle voie pour étudier les maladies neurologiques, les ondes cérébrales liées à l’attention ou la propagation des crises épileptiques. Contrairement aux approches traditionnelles, qui reposaient sur des expérimentations sur tissus réels et étaient limitées en échelle, cette simulation permet de tester de nombreuses hypothèses dans un environnement numérique. Elle pourrait révéler les premiers signes d’un trouble cérébral avant l’apparition des symptômes et offrir un espace sûr pour évaluer de nouvelles thérapies. « Cela montre que la voie est ouverte. Avec une puissance de calcul suffisante, nous pouvons effectuer ces simulations de manière efficace », affirme Anton Arkhipov, chercheur au Allen Institute. « C’est une étape technique majeure, qui confirme que des modèles bien plus grands sont non seulement possibles, mais réalisables avec précision. » Le projet s’appuie sur des données biologiques provenant de la base de données Allen Cell Types et de l’Atlas de connectivité du Allen Institute, transformées en modèle numérique à l’aide de son outil Brain Modeling ToolKit. Le logiciel Neulite a permis de traduire des équations mathématiques en neurones virtuels capables de déclencher des potentiels d’action, de communiquer comme des neurones réels. L’observation du modèle ressemble à un enregistrement d’activité cérébrale en temps réel, avec une fidélité remarquable à la morphologie neuronale, à l’activité synaptique et aux signaux électriques. « C’est une prouesse technique, mais ce n’est que le début », souligne Yamazaki. « Dieu est dans les détails, surtout dans les modèles biophysiquement précis. » L’objectif à long terme est de construire des modèles du cerveau entier, y compris humain, en intégrant toutes les données biologiques disponibles. Cette avancée marque l’entrée dans une nouvelle ère de la neurosciences : comprendre le cerveau, c’est désormais aussi le reconstruire. L’effort a été mené par une équipe internationale comprenant Laura Green, Beatriz Herrera, Kael Dai, Rin Kuriyama et Kaaya Akira.