Construir un simulador del cerebro, comienza la misión

El cerebro continúa siendo ese gran desconocido. Muchos científicos creen que durate el S.XXI conseguiremos revelar buena parte de sus secretos. Los primeros resultados podrían verse en apenas una década gracias al proyecto Blue Brain de IBM.

Hoy se anunció el inicio de un esfuerzo encaminado a crear la primera simulación por computadora del cerebro humano completo, llegando incluso a su nivel molecular. El proyecto “Blue Brain” (Cerebro Azul), una colaboración entre IBM y un equipo universitario suizo, incluirá la construcción de de una supercomputadora hecha a medida y basada en el diseño Blue Gene (Gen Azul) de IMB.
Lo que se espera es que el cerebro virtual ayude a arrojar luz sobre algunos aspectos de la cognición humana, tales como la percepción, la memoria y tal vez incluso sobre la consciencia. Por primera vez los humanos seremos capaces de observar, en tiempo real, el código eléctrico que nuestros cerebros emplean para representar el mundo, comentó Henry Markram, director del Instituto para el Cerebro y Mente de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza. También puede ayudarnos a comprender el modo en que ciertas disfunciones cerebrales, semejantes a “microcircuitos”, pueden causar desórdenes psiquiátricos como el autismo, la esquizofrenia y la depresión.
Hasta ahora, este tipo de empresa era imposible debido simplemente a que no contábamos ni con el poder de procesamiento necesario ni con el conocimiento científico sobre el modo en que está electrificado el cerebro, comenta Charles Peck, líder de los investigadores de IBM en el proyecto. Pero ha habido una convergencia entre los datos biológicos y los recursos computacionales”, opina Peck. Gracias a los esfuerzos encaminados a trazar un plano de los circuitos cerebrales y al desarrollo de la supercomputadora Blue Gene, que alcanza un pico de potencia de procesamiento de al menos 22,8 teraflops, ahora es posible hacerlo.

Trazando un mapa del cerebro

“Durante más de una década, Markram y sus colegas han estado construyendo una base de datos de la arquitectura neuronal del neocortex, la mayor y más compleja parte del cerebro de los mamíferos". Usando técnicas pioneras, han estudiado con precisión el modo en que se comportan eléctricamente las neuronas como unidad; gracias a esto han elaborado un conjunto de reglas que definen el modo en que las diferentes clases de neuronas se conectan las unas a las otras.
Se cortaron capas muy finas de tejido cerebral vivo de ratón para observarlas al microscopio, y se realizó una investigación eléctrica antes de colorearlas para que revelasen las conexiones sinápticas o nerviosas. “Tenemos la mayor base de datos del mundo de neuronas individuales registradas y coloreadas”, comentó Markram.

Columnas neocorticales

Durante la fase inicial de Blue Brain, se usará esta base de datos para modelar la estructura eléctrica de las columnas neocorticales – el patrón de circuito neuronal que se repite a lo largo del cerebro. “Las columnas son las unidades de red del cerebro”, añade Markram. Midiendo apenas 0,5 por 2 milímetros, estas unidades contienen entre 10 y 70.000 neuronas, dependiendo de la especie animal a estudiar.
“Una vez que hayamos terminado esta parte, se podrá trazar y modelar un mapa del comportamiento de las columnas, tras lo cual podremos comenzar con la segunda fase del proyecto”. Se construirán dos nuevos modelos, el primero consistirá en un modelo molecular de las neuronas implicadas. El segundo imitará miles de veces el modelo de comportamiento de las columnas para reproducir un neocortex completo, y finalmente se podría simular el resto del cerebro.
El producto final, que no se logrará hasta que haya transcurrido al menos una década, podría entonces ser estimulado y observado para descubrir el modo en que se comportan las diferentes partes del cerebro. Por ejemplo, se podrían introducir imágenes en el cortex visual y observar el tipo de respuesta dada por Blue Brain.