Imagina tener un mapa tan detallado del cerebro que puedas ver cómo se mueven las señales eléctricas entre millones de neuronas, observar el flujo de iones dentro de las células y seguir el camino exacto que sigue una enfermedad como el Alzheimer antes de que aparezcan los primeros síntomas. Esto ya no es ciencia ficción: un equipo internacional de neurocientíficos acaba de crear una de las copias virtuales de cerebro más realistas y robustas hasta ahora, abriendo nuevas puertas para entender y combatir enfermedades neurodegenerativas.
Para lograr esta hazaña sin precedentes, los investigadores utilizaron la supercomputadora Fugaku, capaz de procesar la increíble cantidad de 400 cuatrillones de operaciones por segundo. El modelo resultante incluye 10 millones de neuronas, 26,000 millones de sinapsis y 86 regiones cerebrales interconectadas, reproduciendo la corteza cerebral de un ratón con un nivel de detalle que considera tanto la estructura celular como el comportamiento eléctrico de estas conexiones neuronales. El Instituto Allen, en colaboración con centros japoneses de investigación computacional, ha construido esta plataforma confiable que permitirá estudiar con mayor precisión el avance de enfermedades como el Alzheimer o la epilepsia. Hasta ahora, los científicos solo podían probar hipótesis usando tejido cerebral real, lo que implicaba altos costos y escasa tolerancia a errores. Con estos modelos virtuales capaces de simular miles de millones de sinapsis, ahora pueden experimentar de forma segura y precisa en entornos digitales.
Lo más fascinante de esta simulación es que muestra la conexión con resolución subcelular, capturando incluso los flujos iónicos y fluctuaciones de voltaje de membrana dentro de las neuronas. Esto es crucial para entender enfermedades como el Alzheimer, que comienza en la corteza entorrinal y el hipocampo, extendiéndose luego por la corteza frontal, parietal y occipital. En las primeras etapas afecta funciones como la memoria, el lenguaje y la atención, mientras que en fases más avanzadas compromete el razonamiento, la orientación espacial, el juicio e incluso funciones motoras y vitales. Esta plataforma virtual cerebral supone un nuevo campo de pruebas donde se puede estudiar este patrón de propagación incluso antes de que se manifiesten los síntomas, algo que podría revolucionar el diagnóstico y tratamiento temprano.
Aunque este logro es monumental, el camino por recorrer sigue siendo largo. El cerebro de un ratón tiene aproximadamente 71 millones de neuronas, siete veces más que las incluidas en esta simulación, mientras que el cerebro humano alberga cerca de 86,000 millones de neuronas, con 16,000 millones concentradas solo en la corteza cerebral. Simular este nivel de complejidad requiere una capacidad de cómputo que aún no está disponible, pero los científicos se muestran optimistas. Como dijo Anton Arkhipov del Instituto Allen, ‘nuestro objetivo a largo plazo es construir modelos de cerebro completo, eventualmente incluso modelos humanos, utilizando todos los detalles biológicos que nuestro Instituto está descubriendo’. Esta simulación no solo marca un hito en la neurociencia, sino que demuestra que ya contamos con herramientas confiables para alcanzar metas cada vez más ambiciosas en la comprensión de nuestro órgano más complejo.
