Europa inaugura su década del cerebro

Publicado por el Feb 4, 2013

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La Comisión Europea destinará 500 millones de euros en los próximos diez años al proyecto ‘Cerebro Humano’, dirigido por el profesor de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (Suiza) Henry Markram y en el que participan científicos de 87  instituciones, entre ellas algunas españolas, lideradas por Javier de Felipe, profesor de investigación del Instituto Cajal-CSIC y director del laboratorio de circuitos corticales de la Universidad Politécnica de Madrid. El objetivo del proyecto es crear un cerebro virtual, una simulación del cerebro, con ayuda de superordenadores, que incorporará toda la información que la neurociencia haya obtenido hasta ahora.

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Este proyecto, equiparable en expectación y en inversión al genoma humano, cambiará, según Markram, la forma de entender la neurociencia, la medicina y la informática. El objetivo que persigue es crear una especie de simulador de vuelo, apunta el científico, el más potente construido hasta ahora, que permitirá “viajar a través del cerebro”. De este conocimiento no sólo se beneficiará la neurociencia, sino que el ambicioso diseño del cableado de los millones de circuitos neuronales influirá también en la forma de concebir los ordenadores y robots inteligentes.

Toda la comunidad científica se beneficiaría de un cerebro digital. Podrán reservarse turnos para realizar experimentos, al igual que se hace hoy con los grandes telescopios. Servirá para someter a prueba las teorías relativas al funcionamiento del cerebro, ya se trate del sano o del enfermo. No solo permitirá desarrollar nuevas pruebas diagnósticas para el autismo o la esquizofrenia, sino terapias contra la depresión o la enfermedad de Alzheimer”, escribría Markram en agosto del año pasado en la revista Investigación y Ciencia, como un paso más en su labor de dar a conocer su proyecto de cara a la decisión de la Comisión Europea, que ha tenido que elegir entre seis proyectos. Al final, el grafeno y el cerebro se han llevado ex aequo el premio a las Mejores Tecnologías Emergentes y de Futuro y compartirán equitativamente los 1.000 millones de financiación.

En julio del año pasado Markram presentó su proyecto en Barcelona, durante la celebración del congreso bianual de la Federación Europea Soeciedades de Neurociencia (FENS), que congregó a 7.000 neurocientifícos de tod el mundo. El científico, que trabajó con el Nobel Bert Sakmann y destaca por sus investigaciones sobre comunicación neuronal y plasticidad sináptica, esgrimió razones por las que es necesario un simulador para desentrañar el funcionamiento del cerebro. Entre ellas destaca sin duda el hecho de que las enfermedades cerebrales afectan a uno de cada tres ciudadanos europeos y la prevalencia irá en alza debido al envejeciento de la población. A pesar de ello, la inversión en investigación y nuevos tratamientos es escasa, se quejaba el neurocientífico.

Markram es consciente del escepticismo que despierta su ambicioso proyecto incluso entre algunos de sus colegas. Una de las principales objeciones al proyecto Cerebro Humano, apunta el neurocientífico, es la imposibilidad de medir la red que forman los cien billones de sinpasis (contactos entre neuronas) del cerebro. “Aunque la comu­nidad científica está dividida en lo relativo a la viabilidad y validez de la hipótesis de partida, es importante hacer notar que ya surgieron objeciones similares cuando se propuso por primera vez el proyecto Genoma Humano, que ahora es considerado sin reservas como un logro científico de gran magnitud”, argumenta Javier de Felipe, profesor de investigación del Instituto Cajal-CSIC y director del laboratorio de circuitos corticales de la Universidad Politécnica de Madrid, que lidera el proyecto en España.

Markram se propone obviar estos escollos desentrañando las reglas que guían la construcción de un cerebro, que, asegura el experto, hacen el problema “más sencillo” y permitirían la construcción de un cerebro de silicio. El “truco” está en reconstruir las unidades básicas de funcionamiento que conforman la corteza cerebral, en concreto de la neocorteza, la más moderna y la que teóricamente nos hace humanos. Esas unidades básicas son las columnas corticales, conjuntos de neuronas organizadas en múltiples microcircuitos que se repiten, una idea propuesta ya en 1938 por Lorente del No, un discípulo aventajado de Cajal, que sugirió que estas unidades consistían en pequeños cilindros formados por cadenas verticales de neuronas. Estos cilindros de tejido nervioso tienen medio milímetro de diámetro y 1,5 mm de altura.

Esta organización columnar de la corteza cerebral se adapta muy bien a la modelización sistemática, explica De Felipe, y por eso surgió el proyecto Blue Brain, previo a éste, cuyo primer paso fue recrear una columna cortical a través del comportamiento biológico preciso de cada una de las células que la componen. En 2005, tras tres años de trabajo y con la ayuda de un ordenador de gran potencia, se logró modelizar una neurona. Después se encontró la receta para fabricar una columna cortical de rata. La empresa no es nada fácil. Para hacernos una idea, 1 mm3 de corteza cerebral de ratón contiene en torno a 90.000 neuronas, 300 metros de dendritas, 3 km de axones y 3.000 millones de sinapsis.

En 2008,la electricidad logró el milagro, como en la novela de Mary Shelley ocurrió con Frankestein. Al simular un impulso nervioso, como los que tienen lugar en nuestro cerebro, las neuronas de la columna artificial empezaron a comunicarse entre sí, de igual manera que en un tejido cerebral vivo. Y es que nuestro cerebro funciona con electricidad. “La información procedente del mundo que nos rodea es conducida hacia el cerebro a través de un complicado sistema sensorial consistente en receptores de diversas clases que transforman los estímulos físicos y químicos del ambiente en impulsos nerviosos que el cerebro puede interpretar y dar significado”, explica De Felipe.

El siguiente paso en la “reconstrucción artificial” será recrear una región completa del cerebro. Y finalmente, el órgano entero, algo que para Markram ya no es un sueño imposible. Incluso le pone fecha, 2020. Eso sí para cumplir los objetivos los avances informáticos deberán ir en paralelo. De ahí que el proyecto cerebro humano también pueda contribuir a impulsar la computación. Markram opina que no es mala idea que la informática se inspire en el cerebro, que con un gasto energético equiparable a una bombilla de bajo consumo, unos 20 vatios, es capaz de efectuar tareas inteligentes hasta ahora inigualables por un ordenador, ni siquiera de gran tamaño. Algo tan sencillo como el reconocimiento de una cara es un reto hoy por hoy insalvable para una computadora. Y nuestro cerebro lo hace “de oficio”.

Los escáneres cerebrales hoy almacenados en los hospitales, podrían traspasarse, junto con las historias clínicas, a una nube informática accesible a través de internet. Estos datos serían el alimento del futuro cerebro virtual, que podría analizar las similitudes y diferencias de distintas enfermedades y obtener conclusiones. También daría oportunidad de hacer ensayos “in silico”, que permitirían apagar y encender genes para ver los efectos que eso produce, mimetizando mutaciones, igual que se hace en la actualidad en ratones. Sin duda, un prometedor proyecto para conocer mejor el funcionamiento de cerebro y de las enfermedades que le aquejan.

Más ifnor: Markram explica el Proyecto Cerebro Humano

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