Publié le 19 novembre 2025 à 12h43. Des chercheurs japonais ont réussi à simuler numériquement l’intégralité du cortex cérébral d’une souris, une avancée majeure rendue possible par la puissance de calcul exceptionnelle du supercalculateur Fugaku.
- Le supercalculateur Fugaku a recréé un modèle fonctionnel du cortex cérébral d’une souris, comprenant près de dix millions de neurones et 26 milliards de synapses.
- Cette simulation permet d’observer en temps réel l’activité neuronale, la propagation des signaux et les interactions complexes au sein du cerveau.
- Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension des maladies neurologiques et le développement de traitements innovants.
Une étape décisive vient d’être franchie dans le domaine des neurosciences computationnelles. Grâce à la puissance de calcul phénoménale de Fugaku, un supercalculateur développé par RIKEN et Fujitsu, les scientifiques ont pour la première fois simulé le cortex cérébral complet d’un mammifère. Cette prouesse technologique, qui nécessite des décennies de données et une capacité de calcul surhumaine, permet d’étudier le fonctionnement du cerveau avec un niveau de détail et de précision sans précédent.
Fugaku est capable d’effectuer plus de 400 000 billions de calculs par seconde. Pour se faire une idée de l’ampleur de cette capacité, il faudrait plus de temps que l’âge de l’univers pour compter jusqu’à ce nombre, à raison d’un nombre par seconde. Cette simulation complexe a été rendue possible grâce à une architecture massive composée de 158 976 nœuds, chacun équivalent à un ordinateur individuel. Le résultat n’est pas une simple représentation numérique, mais un modèle cérébral fonctionnel qui active des régions spécifiques, propage des impulsions et maintient une activité spontanée, même en l’absence de stimulus externe.
Les données utilisées pour cette simulation proviennent d’une décennie de travail menée par l’ Institut Allen et d’autres centres de recherche, qui ont converti l’anatomie réelle du cerveau de la souris en équations mathématiques. Des outils tels que Brain Modeling Toolkit et le simulateur Neulite ont ensuite permis de donner vie à ce modèle. Fugaku n’a pas seulement exécuté ces équations, mais les a organisées en un réseau fonctionnel qui reproduit la physiologie du cortex cérébral avec une fidélité biophysique inégalée.
La simulation ne se limite pas à afficher des neurones qui s’allument et s’éteignent. Elle reproduit la forme de chaque cellule, sa structure ramifiée, la circulation des ions, les fluctuations de la tension membranaire et l’émergence de schémas d’activité qui, dans un cerveau réel, sont responsables des mouvements, des perceptions et des souvenirs. C’est la première fois qu’un ordinateur parvient à capturer cette complexité avec une telle précision.
Ce modèle permet de suivre en temps réel le parcours d’un signal d’une région à une autre, d’observer où il ralentit, où il s’intensifie et comment l’ensemble se synchronise. Cette capacité est essentielle pour comprendre des maladies telles que la maladie d’Alzheimer ou l’épilepsie, où les défaillances de connectivité sont souvent plus importantes que les dysfonctionnements des neurones isolés. Elle ouvre également la voie à la mesure de la progression de la détérioration, à l’identification des régions les plus vulnérables et à l’étude des effets de la manipulation de l’activité d’une zone spécifique.
L’un des principaux avantages de cette approche est qu’elle permet de mener des expériences sans avoir recours à des animaux vivants, sans intervention chirurgicale et sans les biais inhérents à la recherche en laboratoire. Chaque neurone peut être reconstitué, mesuré, reproduit et ajusté à volonté.
Les chercheurs peuvent désormais tester des hypothèses à une vitesse impensable avec les méthodes expérimentales traditionnelles. Ils peuvent observer ce qui se passe lorsque la concentration d’un neurotransmetteur est modifiée, comment une région réagit à un stimulus externe ou quels schémas émergent lorsqu’une connexion profonde est perturbée. Des processus qui prenaient autrefois des mois peuvent désormais être simulés en quelques minutes.
L’équipe du projet envisage déjà de passer à l’étape suivante : la reconstruction de l’ensemble du cerveau de la souris, et pas seulement du cortex. Au rythme actuel des progrès, cet objectif ne relève plus de la science-fiction, mais se situe à portée de main. À plus long terme, la possibilité de créer des modèles du cerveau humain apparaît comme une perspective réaliste, bien que d’une ampleur considérable.
Les détails techniques et les premières visualisations de cette simulation seront présentés lors de SC25, la conférence mondiale sur le calcul intensif. Fugaku sera, une fois de plus, au cœur de l’attention.
L’informatique avancée ne s’est pas contentée de faire son entrée dans les neurosciences, elle est en train de les redéfinir. Jusqu’à présent, nous disposions d’images cérébrales, de coupes histologiques et d’enregistrements d’activité électrique partielle. Mais jamais d’un cerveau complet fonctionnant sous nos yeux, à l’intérieur d’une machine. Cette réalisation ne résout pas le mystère de l’esprit et ne remplace pas la biologie réelle, mais elle ouvre un outil capable de révéler ce qui était auparavant invisible : le fonctionnement d’un cerveau sain, les mécanismes de la maladie et les voies potentielles de la réparation, grâce à des simulations qui étaient, jusqu’à récemment, hors de portée.
Ce n’est peut-être pas le cerveau d’un être humain, mais c’est un premier pas vers quelque chose qui, pendant des décennies, n’a existé qu’en tant qu’idée : une carte vivante de la pensée.
Lorsque Fugaku a exécuté cette simulation pour la première fois, la science a franchi un seuil sans retour.
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