Cemetoto – Dalam perkembangan terbaru di bidang neuroinformatika, para ilmuwan di Jepang dan Allen Institute di Seattle telah menciptakan simulasi otak tikus yang menggunakan teknologi superkomputer canggih. Simulasi ini bertujuan untuk memahami mekanisme penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer dan epilepsi, serta mencoba menguak misteri kesadaran.
Simulasi ini dijalankan di salah satu superkomputer tercepat di dunia, Fugaku, yang memiliki kemampuan untuk melakukan lebih dari 400 kuadriliun operasi per detik. Menurut para peneliti, pencapaian ini merupakan langkah maju menuju ambisi panjang untuk menciptakan model otak yang lebih kompleks dan akurat.
Detail Simulasi Corteks Tikus
Penelitian ini dijelaskan dalam sebuah makalah yang dipresentasikan di konferensi SC25 di St. Louis. Simulasi yang dihasilkan mencakup hampir 10 juta neuron yang dihubungkan oleh 26 miliar sinapsis. Untuk menciptakan model tersebut, peneliti mengumpulkan data dari Allen Cell Types Database dan Allen Connectivity Atlas, yang kemudian diproses menggunakan superkomputer Fugaku.
Fugaku, yang dikembangkan oleh Fujitsu dan RIKEN Center for Computational Science di Jepang, digunakan untuk menciptakan model 3D dari data yang ada. Model ini kemudian dihidupkan menjadi neuron virtual yang saling berinteraksi, mirip dengan sel-sel otak yang hidup.
Proses Simulasi yang Canggih
Dalam proses simulasi, setiap neuron diciptakan sebagai struktur pohon besar yang memiliki banyak kompartemen. Hal ini memungkinkan para peneliti untuk menangkap struktur dan dinamika sub-seluler dalam setiap neuron. Selama simulasi skala penuh, satu detik aktivitas nyata dari otak tikus dapat disimulasikan dalam waktu 32 detik. Kinerja ini dianggap impresif mengingat kompleksitas dan ukuran sistem yang terlibat.
Namun, para peneliti mengakui bahwa masih banyak yang perlu dilakukan untuk mengubah simulasi ini menjadi model yang dapat melacak perkembangan penyakit neurologis. Sebagai contoh, model ini belum mencakup plastisitas otak, yaitu kemampuan otak untuk memperbaiki koneksi neuralnya.
Tantangan dan Tujuan Jangka Panjang
Dalam laporan tersebut, peneliti juga menyoroti bahwa aspek lain yang perlu diperhatikan adalah efek neuromodulator dan keterbatasan dalam representasi input sensorik dalam simulasi. Untuk menciptakan model yang lebih baik, diperlukan lebih banyak data dibandingkan yang saat ini tersedia.
Arkhipov menekankan bahwa tujuan jangka panjang dari proyek ini adalah untuk mensimulasikan seluruh otak, bukan hanya korteksnya. Menurutnya, otak tikus terdiri dari sekitar 70 juta neuron, yang jauh lebih banyak dibandingkan dengan model korteks yang saat ini hanya mencakup 10 juta neuron.
Simulasi otak manusia akan jauh lebih kompleks, mengingat manusia memiliki 21 miliar neuron di korteksnya. Namun, dengan kemajuan teknologi superkomputer, potensi untuk melakukan simulasi yang lebih mendetail semakin mendekati kenyataan.
Implikasi Masa Depan dan Kesehatan Mental
Keberhasilan penelitian ini dapat membuka pintu untuk menemukan solusi baru dalam pengobatan penyakit neurodegeneratif. Simulasi otak yang sangat detail dapat memberikan wawasan tentang cara kerja otak secara lebih rinci dan memungkinkan para peneliti untuk menguji hipotesis terkait mekanisme penyakit.
Arkhipov mengingatkan bahwa meskipun teknis memungkinkan dilakukan simulasi, model tersebut harus diiringi dengan data eksperimen yang lebih banyak agar dapat menjadi biologis realistis. Ini menandakan bahwa perjalanan menuju simulasi otak yang komprehensif masih panjang, tetapi kemajuan yang dicapai saat ini menunjukkan arah yang positif bagi penelitian di bidang neuroinformatika.
Kesimpulan dari Perkembangan Berita Ini
Simulasi otak tikus yang dibangun oleh para peneliti dari Jepang dan Allen Institute merupakan tonggak penting dalam upaya memahami otak manusia dan penyakit neurodegeneratif. Dengan memanfaatkan kemampuan superkomputer canggih, para ilmuwan telah berhasil menciptakan model yang lebih mendetail dari aktivitas neuron, meskipun masih banyak tantangan yang harus dihadapi untuk menyempurnakan model ini. Penelitian ini tidak hanya membuka jalan bagi pengobatan yang lebih baik di masa depan, tetapi juga memberikan wawasan mendalam tentang kompleksitas otak.