Cientistas usaram o supercomputador japonês Fugaku, um dos mais potentes do mundo na atualidade, para construir a simulação mais detalhada já feita do cérebro de um animal. O modelo digital reproduz o córtex de um camundongo com impressionante fidelidade biológica: quase 10 milhões de neurônios, 26 bilhões de sinapses e 86 regiões cerebrais conectadas em um cérebro virtual funcional.

Essa espécie de “réplica viva” permite observar em tempo quase real como doenças como Alzheimer, epilepsia e outras condições neurológicas podem se desenvolver e se espalhar por circuitos neurais, algo que antes exigia dezenas de experimentos com tecidos reais. Agora, é possível testar hipóteses em ambiente digital com um nível de detalhe sem precedentes, reduzindo custos, tempo e a necessidade de modelos animais em alguns contextos.

Um cérebro de camundongo inteiro em supercomputador

A conquista é fruto de uma colaboração entre o Allen Institute, nos Estados Unidos, e instituições japonesas lideradas por Tadashi Yamazaki. Em vez de criar um modelo abstrato, os pesquisadores partiram de dados biológicos reais para reconstruir o córtex de camundongo com o máximo de fidelidade possível, incluindo neurônios, sinapses e conectividade entre regiões.

Foram utilizadas ferramentas como o Brain Modeling ToolKit (BMTK) e o Neulite para transformar mapas de conectividade, propriedades celulares e dados de atividade em um modelo capaz de simular sinais elétricos, padrões de oscilação e interações entre regiões. Na prática, trata-se de um “cérebro virtual” em que é possível ligar e desligar circuitos, alterar parâmetros e observar o impacto em escala de rede.

Como cérebros virtuais ajudam a entender doenças reais

Modelos cerebrais dessa complexidade permitem testar, de forma controlada, hipóteses sobre o surgimento e a propagação de crises epilépticas, o impacto de depósitos de proteínas em doenças como Alzheimer ou as consequências de alterações genéticas em subpopulações específicas de neurônios. Em vez de depender apenas de experimentos longos e caros, os cientistas podem explorar cenários em ambiente digital, ajustando parâmetros até encontrar padrões que valem a pena levar de volta ao laboratório.

Isso não substitui estudos em tecidos reais ou em humanos, mas cria um ciclo virtuoso: hipóteses nascem de dados experimentais, ganham corpo em simulações de alta resolução e, a partir daí, voltam a ser testadas em modelos biológicos com mais foco e precisão. O resultado é uma pesquisa mais integrada entre neurociência, computação de alto desempenho e biologia de sistemas.

Rumo a modelos cerebrais humanos cada vez mais completos

Mais do que um feito técnico, esse avanço aponta para um futuro em que será possível construir modelos cerebrais ainda mais abrangentes, incluindo representações humanas. À medida que o poder computacional cresce e que bancos de dados de conectividade, expressão gênica e fisiologia neuronal se expandem, torna-se viável aproximar essas simulações do funcionamento real do cérebro humano em saúde e doença.

A combinação entre supercomputadores, inteligência artificial e dados biológicos em larga escala inaugura uma nova era na neurociência: usar cérebros virtuais para entender, tratar e, idealmente, prevenir doenças neurológicas reais. No médio prazo, isso pode influenciar desde o desenvolvimento de fármacos até a personalização de estratégias terapêuticas em medicina de precisão.

Saiba mais sobre o projeto

A notícia completa sobre a simulação do córtex de camundongo com o supercomputador Fugaku pode ser consultada no site do Allen Institute:
Leia o artigo no site do Allen Institute .

Assista em vídeo: o cérebro virtual mais realista da história