Gli scienziati che studiano le reti neurali, sia su computer portatile che su supercomputer, hanno ora accesso a un simulatore del cervello migliorato grazie a un’infrastruttura di ricerca digitale paneuropea.
Quanto meglio comprendiamo il cervello umano in tutta la sua complessità, tanto più possiamo utilizzare questa conoscenza per fare progressi nel campo delle neuroscienze, della medicina del cervello e in altri campi tecnologici. Per far progredire la scienza europea del cervello, il progetto HBP SGA3, finanziato dall’UE, ha fornito una nuova infrastruttura di ricerca digitale chiamata EBRAINS che raccoglie dati e strumenti per la ricerca correlata al cervello. EBRAINS ha appena rilasciato un software potenziato di simulazione del cervello che potrebbe essere ampiamente applicato nelle neuroscienze e nella robotica.
Chiamato Neural Simulation Tool, o NEST in breve, il software altamente scalabile, che ora si trova nella sua terza iterazione (NEST 3), aiuta i neuroscienziati a esplorare le dinamiche, le dimensioni e la struttura di intere reti neurali. NEST 3 può essere usato su reti di tutte le dimensioni: modelli di elaborazione delle informazioni (applicabili alla corteccia visiva o uditiva dei mammiferi), modelli di dinamiche di attività di rete (per esempio reti corticali laminari o reti casuali bilanciate) e modelli di apprendimento e plasticità.
NEST 3 si rivolge a diversi utenti (dai ricercatori studenti, che usano il computer portatile, agli scienziati affermati che lavorano su supercomputer) e si adatta anche ai computer a esascala del futuro. «NEST è il primo strumento per la simulazione di reti neuronali che si concentra sulle dinamiche di rete ed è uno strumento di riferimento nel suo campo», osserva il prof. Hans Ekkehard Plesser della Norwegian University of Life Sciences, organizzazione partner del progetto HBP SGA3, in un articolo pubblicato sul sito web del progetto. «Il simulatore NEST 3, il linguaggio di modellazione NESTML e l’interfaccia utente NEST Desktop insieme forniscono una potente combinazione di strumenti per neuroscienze e istruzione all’avanguardia», continua il prof. Plesser, che riveste altresì il ruolo di presidente della NEST Initiative e guida il team di supporto di alto livello EBRAINS.
Semplificando la costruzione di intricati modelli di rete, NEST 3 contribuisce a incrementare la produttività degli scienziati del cervello. «Usando NEST 3, con una singola linea di codice si può ottenere ciò che nelle versioni precedenti richiedeva l’impiego di decine di linee di codice. Questo permette ai ricercatori di esplorare una vasta gamma di varianti di modelli e ne rende più facile la convalida, contribuendo all’affidabilità e alla riproducibilità della ricerca», riporta l’articolo.Il linguaggio di modellazione NESTML semplifica la scrittura di modelli di neuroni personalizzati e la creazione di un codice efficiente. Il linguaggio specifico potente e facile da usare permette quindi agli scienziati di estendere senza sforzo NEST a nuovi modelli di cellule nervose e alle loro connessioni, il che migliora la qualità della ricerca e rende più facile la condivisione di nuovi modelli con altri scienziati.
L’applicazione NEST Desktop, basata sul web, elimina la necessità di imparare un linguaggio di programmazione per essere in grado di utilizzare il simulatore NEST 3, insegnando comunque agli utenti il modo in cui costruire ed esplorare le reti neuronali. In base all’articolo, NEST Desktop è stato «concepito e sperimentato come strumento di insegnamento» presso l’Università di Friburgo, ente partner del progetto HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3), e «ha continuato a svilupparsi fino all’uso in produzione attraverso un progetto di partenariato di Human Brain Project. Ora, è disponibile come strumento online su EBRAINS.»
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