新たなデジタルツイン脳シミュレーターの開発
霊長類の脳の状態を反映させたシミュレーションの実現

国立精神・神経医療研究センター（ＮＣＮＰ）の高橋 雄太 室長、出井 勇人 特任研究室長、山下 祐一 室長、東京科学大学の小松 三佐子 特任准教授、沖縄科学技術大学院大学の谷 淳 教授、東北大学の富田 博秋 教授らの研究グループは、霊長類の脳活動をリアルタイムでシミュレーションし、覚醒状態をモニタリングする新たな「デジタルツイン脳シミュレーター」を開発しました。このシミュレーターは、脳の異なる階層における潜在的な脳活動（潜在状態）をモデル化し、仮想的な皮質脳波（ＥＣｏＧ）信号を高精度に予測生成します。さらに、予測と観測の誤差に基づいて、リアルタイムに潜在状態を推測し、予測を更新すること（データ同化技術）により、その時の脳の状態をリアルタイムに反映させたシミュレーションを実現しました。このモデルを活用することで、仮想的な投薬シミュレーションの実施や、ＥＣｏＧ信号の背景にある機能的ネットワークの推定も可能であることを示しました。個体ごとの脳の情報処理機序をリアルタイムに明らかにしようとする本研究は、今後の個別化医療への応用が期待されます。

本研究成果は、２０２５年２月１０日（日本時間）に、英国のオンライン総合学術雑誌「ｎｐｊ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｄｉｃｉｎｅ」に掲載されます。