Los exploradores del cerebro aspiran a lo más alto
Lanzamiento oficial, primer tramo de fondos europeos, anuncio del traslado de Lausana a Ginebra: un año después de ganar el concurso Flagships para proyectos de investigación europeos, el Human Brain Project no ha cesado de acaparar la atención.
Vistas desde Silicon Valley, Moscú o Shanghái, Lausana y Ginebra parecen dos distritos de la misma ciudad. Que pertenezcan a dos cantones diferentes tampoco importa mucho.
Enero de 2013: La Comisión Europea anuncia los resultados del concurso FET Flagships, proyectos científicos que se financian con fondos públicos por valor de 1.000 millones de euros.
Tres de los finalistas son suizos. Uno gana, los otros dos quedan descartados. Un año después, swissinfo.ch hace balance de la situación.
Suiza comienza a acostumbrarse a esta realidad. Cuando se tiene la suerte de ser sede de un importante proyecto científico de alcance continental, no hay cabida para patriotismos locales. El 29 de octubre, los dirigentes de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) no causaron indignación al anunciar que el Human Brain Project (HBP, Proyecto Cerebro Humano) se mudará a Ginebra.
Una decisión pragmática. Las antiguas instalaciones de Merck Serono en la ciudad de Calvino están disponibles, mientras que en Lausana se necesitaba construir Neuropoli, un edificio por 100 millones de euros financiado por una asociación público-privada. Y como el tiempo apremia para presentar un primer modelo informático del cerebro en 2023, los 120 científicos y colaboradores del HBP se desplazarán a unos 50 kilómetros el año próximo.
Un viaje fascinante, pero lleno de obstáculos
El proyecto se lanzó a principios de octubre en Lausana. Con más de 130 institutos de investigación de Europa y el resto del mundo, cientos de científicos de diferentes disciplinas y un presupuesto de 1.200 millones de francos suizos, el HBP y sus equipos de investigación tienen grandes aspiraciones.
Henry Markram, jefe del proyecto, confía en que durante los 30 meses que durará la fase de lanzamiento obtendrán los primeros resultados importantes. Se tratará de elaborar la tecnología básica para simular un cerebro humano con soporte informático y crear un banco de datos unificado que reúna decenas de miles de estudios que se publican cada año en el campo de las Neurociencias.
Gracias a las ayudas financieras de las que dispone, el HBP debería situarse delante de otra megainiciativa, el proyecto estadounidense BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies), que anunció en abril el presidente Barack Obama y cuyo presupuesto suma 100 millones de dólares.
Al lanzar el concurso FET Flagship, la Comisión Europea se comprometió a desembolsar mil millones de euros en diez años. El presupuesto del HBP es de 1.200 millones. Pero solo 500 millones provendrán directamente de Bruselas. Como explica Daniel Pasini, jefe del proyecto Flagships, “la idea consiste también en construir una Europa más eficaz en investigación, en la que los Estados puedan participar en grandes proyectos”.
El 1º de octubre de 2013, la EPFL y más de 110 socios de la red HBP se repartieron los 54 millones del primer tramo. La cifra corresponde a la denominada frase preparatoria, que durará 30 meses. Al término de este periodo, un panel de expertos examinará si el proyecto evoluciona como previsto y, llegado el caso, recomendará corregir o reorientar lo que no funciona bien.
Los fondos comunitarios se conceden en el marco del 7º Programa Marco de Investigación que los países miembros de la UE discuten cada 30 meses. En calidad de país asociado, Suiza no participa en las decisiones, pero sí contribuye a la financiación proporcionalmente a su PIB, al igual que Turquía, Islandia y Noruega.
Para el resto de fondos hay que recurrir al Estado o entidades privadas. Actualmente, el HBP ha conseguido 415 millones de los 700 necesarios. Suiza, Alemania y España ya han aportado más de lo que se esperaba, se felicita Richard Walker, portavoz del proyecto.
1 billón de conexiones
Algunos han comparado el HBP con el proyecto del genoma humano concluido en 2003 que ha permitido establecer una secuencia completa de ADN de nuestra especie. Pero sus metas son diferentes. El HBP no prevé cartografiar el conjunto del cerebro humano, lo cual sería demasiado complejo.
“Para medir todas las conexiones en el cerebro – hay hasta 1 billón – no podemos cartografiar experimentalmente cada una”, explica Henry Markram. “Sin embargo, utilizando los conocimientos de cómo las neuronas están conectadas entre sí, podemos construir algoritmos que nos dará un modelo de predicción, y luego verificar las conexiones”.
Desde hace ocho años, el profesor y su equipo de la EPFL prueban estos métodos de reverse engineering, en el marco del proyecto Blue Brain. El principio es sencillo: en lugar de diseñar un objeto antes de construirlo, parten de un objeto existente y trazan el plan. Solo que aquí, el objeto es increíblemente complejo: el cerebro humano cuenta con hasta 100.000 millones de neuronas, cada una capaz de establecer una media de 10.000 conexiones (o sinapsis) con sus vecinas.
Hasta ahora, los investigadores han conseguido simular el funcionamiento de una columna neocortical, la unidad de base del cerebro de los roedores y de los humanos, utilizando como modelo el cerebro de ratas y un superordenador IBM Blue Gene. Pero esta columna cuenta solo con 30.000 neuronas.
Ordenadores del futuro
Esto significa que para simular un cerebro humano se necesitarán ordenadores más potentes de los que existen hoy. Actualmente, el Blue Gene es capaz de efectuar billones de operaciones por segundo, pero se necesitarían mil de esas grandes máquinas para aproximarse a la capacidad que tiene el cerebro humano de realizar simultáneamente varias tareas complejas.
La energía constituye otro problema. Nuestro cerebro consume el equivalente de una bombilla (una veintena de vatios), pero en el estado actual, los ordenadores capaces de imitarlo necesitarían prácticamente una central eléctrica exclusiva para ellos.
El equipo del HBP no tira la toalla. Con la rápida evolución de la tecnología y la informática neuromórfica –máquinas capaces de aprender como un cerebro –, Henry Markram y sus colaboradores confían en conseguir las primeras simulaciones en menos de una década. Dos grupos asociados al HBP, en las universidades de Manchester y Heidelberg, trabajan en programas neuromórficos avanzados.
Falsas neuronas en silicona (presentación del subproyecto 9 del HBP, en inglés)
Otro objetivo del proyecto es crear una plataforma médica informatizada que compilará los datos sobre las enfermedades mentales de los hospitales públicos y las compañías farmacéuticas. Su análisis servirá para identificar grupos de trastornos neurológicos. Esta nueva clasificación, “biológicamente fundamentada”, deberá impulsar el desarrollo de nuevos instrumentos y estrategias para la investigación farmacéutica y el tratamiento de enfermedades como el Alzheimer.
No convence a todos
El proyecto es muy ambicioso, por lo que varios científicos se muestran reticentes. En enero de 2012, cuando Henry Markram presentó en Berna su visión a los académicos de la Ciencia, tuvo que hacer frente a una serie de críticas: sobre la mala concepción del proyecto, su excesiva complejidad y la falta de objetivos claramente definidos.
Un mes después, la revista Nature citaba a Rodney Douglas, codirector del Instituto de Neuroinformática de la Universidad y el Politécnico de Zúrich y antiguo mentor de Markram, que solicitaba “una mayor diversidad en las Neurociencias”. Para él, la investigación del cerebro necesita “el número máximo de gente que exprese el máximo de ideas diferentes”.
Casi dos años después, persisten aún las críticas de esta índole.
“Pienso que una buena parte de la comunidad científica que no está directamente implicada en este proyecto lo considera descabellado. El HBP no está construido sobre la teoría, sino que se lleva a cabo de forma empírica. La verdad es que no sabemos lo suficiente sobre las estructuras y los procesos del cerebro para producir modelos de este tipo. La Unión Europea se ha dejado engañar al aceptar financiarlo”, sostiene Stephen Rose, profesor de Neurobiología en la Open University y la Universidad de Londres.
“Preferiría que se den medios a los programas del Consejo Europeo de la Investigación o al Fondo Nacional Suizo, que son instituciones completamente imparciales y que buscan las ideas pertinentes y los investigadores inteligentes”, opina Martin Schwab, titular de la cátedra de Neurociencias en la Universidad y el Politécnico de Zúrich.
Henry Markram no se desanima. “Muchas personas critican el proyecto y cuestionan su factibilidad”, afirma el jefe del HBP. “Pero todos coincidimos en que no vamos a comprender el cerebro de buenas a primeras. Es por ello que recopilamos todas las informaciones que se han producido en las últimas décadas”.
Cinco creencias sobre el cerebro humano y sus capacidades:
Utilizamos solo el 10% de nuestro cerebro – FALSO. Es un mito que se basa en datos correctos, pero mal interpretados, como que las neuronas representan el 10% de las células del cerebro (el resto son células gliales). Aunque es cierto que nunca utilizamos el cerebro al 100% en un momento dado, todas las regiones están activas en un momento u otro del día, incluso cuando no hacemos nada.
El cerebro derecho es intuitivo, el cerebro izquierdo, racional – VERDADERO Y FALSO. El hemisferio derecho nos permite apreciar el arte, la música o la belleza de la naturaleza. El hemisferio izquierdo controla funciones como el habla, la escritura y el cálculo. De hecho, las funciones que tienen un hemisferio dominante dependen también de regiones localizadas en la otra mitad del cerebro. Los dos hemisferios intercambian permanentemente informaciones.
Nacemos con un número determinado de neuronas que vamos perdiendo en el transcurso de la vida – FALSO. El bebé nace con cerca de 100.000 millones de neuronas, depósito que lo acompañará toda la vida. Pero a la edad adulta, se crean nuevas neuronas que permiten reducir las interferencias entre los recuerdos y los seleccionan. Esa renovación neuronal disminuye con los años, pero la depresión, el estrés o la falta de sueño también la frenan considerablemente.
Cuanto más grande el cerebro, más inteligente – FALSO. Albert Einstein tenía un cerebro de 1,25 kg, lo que corresponde a la media. Más que el tamaño, lo que influye en las capacidades intelectuales de un individuo son la organización cerebral (zonas más o menos desarrolladas), los circuitos y las conexiones entre neuronas. Estos parámetros están determinados por los genes y el entorno social.
Reflexionar cansa – VERDADERO. El cerebro representa solo el 2% del peso de una persona adulta. Recibe el 15% de la sangre, utiliza el 20% del oxígeno y el 25% de glucosa que consume el cuerpo entero. Para una actividad mental necesitamos más glucosa y oxígeno. Un equivalente energético: el cerebro consume entre 10 y 25 vatios según el nivel de actividad y de concentración, lo que es insignificante comparado con lo que consumiría un cerebro informático con una potencia análoga.
(Fuente: echosciences-grenoble.fr)
Traducción del francés: Belén Couceiro
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