近日，国际科研团队利用世界顶级超级计算机“富岳”（Fugaku）成功构建了迄今为止规模最大、最精细的生物物理真实鼠脑皮层数字模型。这一成果不仅模拟了大约一千万个神经元、260亿个突触以及86个互联脑区的结构和功能，还为研究阿尔茨海默病、癫痫等神经疾病提供了全新平台。相关成果将在11月中旬的国际超级计算大会（SC25）上发布。
模拟全脑，开启虚拟神经科学新纪元
与以往依赖单次实验或切片组织的研究不同，该鼠脑皮层模拟可在虚拟环境中观察疾病发展、脑电波活动及认知功能，帮助科研人员探索疾病从微观神经网络层面如何扩散，或者分析注意力、记忆等认知过程的形成机制。研究负责人、艾伦脑科学研究所（Allen Institute）科学家Anton Arkhipov表示：“这是技术上的里程碑，证明借助超级计算能力，我们完全可以高精度地运行大规模脑模拟，为未来更大规模甚至整脑模型的实现奠定基础。”
Fugaku超级计算机：提供前所未有的计算能力
本次研究依托日本RIKEN与富士通联合开发的“富岳”超级计算机，该机峰值性能可达每秒400千万亿次运算，相当于人类从宇宙诞生至今用秒计数也难以完成的运算量。富岳由158,976个计算节点组成，能够处理庞大的神经元和突触数据。研究团队利用艾伦脑科学研究所的Brain Modeling ToolKit，将大量实验数据转化为可运行的数字脑皮层模型，并借助Neulite神经元模拟器，实现神经元电活动、突触信号传递以及神经回路互动的动态仿真。
重现真实神经网络的微观细节
这一鼠脑皮层模型不仅在数量上达到了前所未有的规模，还精细呈现了神经元树突分支、突触激活以及膜电信号的波动。研究人员指出，通过这种仿真，可以在分子和细胞层面观察疾病对神经网络的影响，为新型治疗方法提供理论验证平台。
迈向全脑乃至人脑模拟
项目联合负责人、东京电气通信大学的Rin Yamazaki博士表示：“这是迈向完整脑模拟的第一步。我们未来的目标是将鼠脑单一区域模型扩展到整脑模型，最终实现人脑的高精度数字仿真。” Arkhipov补充道：“这标志着脑科学进入了一个新前沿——理解大脑，不再仅仅是观测，而是可以在虚拟环境中重建它。”
该项研究由艾伦脑科学研究所、东京电气通信大学及日本三家机构共同完成，团队成员包括Laura Green博士、Beatriz Herrera博士、Kael Dai学士、Rin Kuriyama硕士及Kaaya Akira博士等。
参考资料：https://medicalxpress.com/news/2025-11-supercomputer-simulation-brain.html
编辑：周敏
排版：李丽
评论 (0)