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Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Blue Brain: ¿Un cerebro humano artificial?

Blue Brain: ¿Un cerebro humano artificial?
Ilustración :: ÁLEX

En 1997 el ordenador Deep Blue de IBM derrotó en una partida de ajedrez al campeón mundial Garry Kasparov. El “cerebro artificial” le había ganado la batalla al hombre.  Ello  infundió ánimos al neurobiólogo Henry Markram, de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne en sus sueños de que, quizá, la supercomputación podría conseguir simular el funcionamiento de todo unl cerebro humano. ¿Ha llegado ese futuro?. El Blue Brain Project, liderado por Markram, lo pretende conseguir en un plazo de 10 años.

CEREBRO
La corteza cerebral o materia gris constituye el 80% del cerebro humano, algunos la denominan el cerebro pensante y es la responsable de nuestra capacidad de recordar, pensar, comunicar o planificar. Comenzó a ser conocida hace más de 100 años gracias a nuestro gran neuroanatomista D. Santiago Ramón y Cajal y lentamente se han ido descubriendo las piezas del intrincado rompecabezas, aún incompleto, del complejísimo funcionamiento cerebral humano.

Aunque las técnicas de biología molecular nos proporcionan cierta información sobre el cerebro, para los científicos no es el menor de los problemas el que, de momento, no existan tecnologías adecuadas para visualizar el funcionamiento de las neuronas en los seres vivos, por lo que la opción es hacer estudios post mortem. Por ello, según afirma Markram, “hasta ahora, las funciones de las células en el cerebro se han tenido que deducir a partir de su estructura”. ¿Se podrían hacer modelos predictivos de su comportamiento?.

El cerebro humano pesa alrededor de 1,4 kg. y alberga una intrincada red de 100.000 millones de células muy especializadas, las neuronas. El modo en el que estas se comunican y convierten las señales físico-químicas y eléctricas en la realidad que percibimos sigue siendo, en buena parte, un misterio. Se estima que el ser humano posee unos 50.000 millones de neuronas en la neocorteza. Las neuronas de la corteza cerebral se agrupan en las llamadas columnas corticales, unidades básicas de tejido. En el caso de los seres humanos, existen cerca de un millón de columnas, cada columna alberga unas 50.000 neuronas y cada neurona cortical puede formar unas 5.000 sinapsis (contactos transmisores de información con otras neuronas) y recibir hasta otras 20.000 sinapsis que proceden de diversas regiones del cerebro.

Pero aunque el número de conexiones totales se haga inmenso, según el Dr. Markram  éstas son finitas y debe llegar un momento en que será posible simularlas en un superordenador.

BLUE BRAIN
La técnica Blue Gene usada en el ordenador Deep Blue que venció a Kasparov es la utilizada en el proyecto Blue Brain (Cerebro Azul), iniciado el año 2005, como primer intento de ingeniería inversa en mamíferos. Consiste la técnica en despiezar un producto final para obtener información del mismo, cómo está hecho, cómo funciona y/o cómo se creó, con el propósito de poder realizar simulaciones detalladas de su funcionamiento.

Para Markram algún día el pensamiento de un ser vivo podrá ser descrito a través de las aplicaciones informáticas, por lo que previamente su equipo intenta encontrar los códigos que reducen las operaciones complejas del cerebro a comandos simples de programación informática.

El proyecto Blue Brain consta de varios objetivos:

  1. Logrado en noviembre del año 2007. Simular tras más de 15.000 experimentos una columna neocortical de rata, con sólo 10.000 neuronas y 100 millones de conexiones sinápticas.  Se ha usado un superordenador (el IBM Blue Gene, capaz de realizar 23.000 millones de operaciones por segundo). Así, se ha demostrado la viabilidad técnica del modelado de un trozo de tejido neuronal.
  2. En ejecución. Lograr una simulación a nivel molecular, es decir que permita estudiar el efecto de los genes.; simplificar la simulación de la  columna para permitir la simulación de un gran número de columnas interconectadas.
  3. Simular sucesivamente el neocórtex completo de la rata, del gato y del ser humano (primates)

Si el proyecto tiene éxito las posibilidades que ofrece este reto de la neurociencia serían infinitas ya que, por ejemplo, no conocemos bien todavía lo que va mal en los circuitos neuronales en ningún caso de enfermedad cerebral por lo que los modelos podrían arrojar luz en procesos completamente desconocidos hasta ahora y la comunidad científica dispondría de una herramienta con la que explorar, a través de simulaciones y nuevos programas de imagen, el funcionamiento del cerebro y su comportamiento en situaciones disfuncionales, como ocurre en el caso de patologías como la depresión o el Alzheimer. Se convertiría así en una especie de "cobaya digital", para probar cualquier escenario clínico e investigar en enfermedades neurodegenerativas, tumores, esquizofrenia, autismo, etc. Asimismo, los científicos esperan obtener respuestas a preguntas sobre el sustrato neuronal que hace que las personas sean humanas o sobre cómo integra el cerebro simultáneamente la información procesada en distintas áreas corticales y produce una percepción unificada, continua y coherente.

ESCEPTICISMO
Bastantes científicos se muestran escépticos con el proyecto. Winfried Denk y Kevin Briggman son un buen ejemplo de ello. Ellos también investigan como fluye la información en el cerebro, pero desde otro punto de vista. En el Max Plank están especializados en “conectómica”. En lugar de realizar simulaciones en ordenadores, estudian las conexiones entre neuronas en el laboratorio y sus opiniones expresan las dudas que tienen “No se puede reducir el cerebro a simples operaciones estadísticas, así que no creo que esta técnica sea demasiado productiva”, “Para construir el modelo están haciendo muchas suposiciones sobre las conexiones entre neuronas y su propia anatomía”, “Me parece positivo que se construyan estos modelos, ya que en el futuro pueden ser útiles para hacer experimentos, ¿pero existen en la actualidad los datos necesarios para diseñarlo?” o “Para que las simulaciones sean precisas, se necesita primero el mapa de la conectividad del cerebro, y para esto aún faltan más de 10 años”.

Otros entendidos en la materia ven con mejores ojos el trabajo de Markram.  Por ejemplo, Jonah Lerer,  un neurobiólogo que después se reconvirtió en periodista científico, opina de este modo respecto a este científico: “Es una persona increíblemente brillante y persuasiva. Quizá soy un poco escéptico hacia la singularidad del proyecto, pero dudaría en apostar en contra de Markram y su equipo”.