将现实世界的物体和过程在计算机上进行建模的“数字孪生”的实用化正在取得进展。建模对象涉及工业机械和飞机等诸多领域，近期，人类器官的数字孪生也已应用于循环器官治疗及术前模拟。由于精神与神经疾病的个体差异较大，数字孪生虽然被期待用于个性化治疗中，但开发具有复杂结构与功能的大脑的数字孪生技术，还被认为存在困难。
创建三个层级中表示潜在脑活动的模型，将模型生成的ECoG与猕猴体内观测到的ECoG的误差实时反馈至模型，从而实现了麻醉状态与清醒状态的高精度模拟。
国立研究开发法人国立精神与神经医疗研究中心的高桥雄太室长等人组成的研究团队，开发出了可实时模拟灵长类动物猕猴脑活动、并精准监测清醒状态的“数字孪生脑模拟器”。模拟器会对大脑三个层级中的潜在活动进行建模，预测并生成大脑皮层内产生的电活动——“皮质脑电（ECoG）”信号，进而运用基于预测-观测误差、实时推测潜在状态并更新预测的“数据同化技术”，实现了能够反映当前大脑状态的高精度模拟。
研究团队在麻醉过程中引发潜伏状态变化的药物施用模拟中，确认模型生成的ECoG信号充分呈现了麻醉与觉醒状态的特征，并进一步发现了在清醒度变化中起重要作用的脑功能网络。未来，研究团队计划对脑活动与感觉信号进行综合建模，推进全面再现精神神经疾病中信息处理异常的研究，从而助力阐明精神与神经疾病的病理并开发出个性化的治疗方法。（TEXT：中条将典）
原文：JSTnews 2025年5月号
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：npj digital medicine
论文：Digital Twin Brain Simulator for Real-Time Consciousness Monitoring and Virtual Intervention Using Primate Electrocorticogram Data
DOI：10.1038/s41746-025-01444-1
