El Google Earth del cerebro humano

¿Cómo funciona el cerebro humano? Es una pregunta que no ha sabido responderse hasta el día de hoy. No obstante es un hecho que, tanto para expertos en el tema como para el resto de la humanidad, este órgano es la computadora más asombrosa que hay. En ese sentido, cualquier innovación relacionada con dicho tópico siempre resultará sorprendente.

Todo comenzó en 2005 cuando el neurocientífico Henry Markram de la L’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza) en colaboración con la compañía IBM, anunciaron el ambicioso proyecto cuya meta era crear un modelo eficaz del cerebro, mediante la computadora de alta capacidad Blue Gene. Con esto se buscaba explorar su funcionamiento y aportar herramientas que contribuyeran en futuras investigaciones en neurociencia y biomedicina.

En 2013, como continuación al proyecto de IBM, se creó el nombrado Human Brain Project ―Proyecto del Cerebro Humano― iniciativa estrella del proyecto Horizon 2020, impulsada por científicos de más de 100 instituciones de la Unión Europea y proyectada a diez años por las limitaciones tecnológicas con un presupuesto de mil 600 millones de dólares, enfocada en promover la innovación y arrojar un poco de luz al universo que constituye el cerebro humano, mediante la creación de una simulación computarizada del mismo para así entender mejor sus funciones y contribuir al desarrollo de la medicina, la neurociencia y la informática.

Como parte de las acciones derivadas de la presente iniciativa, Human Brain Project convivirá con otro gran proyecto de investigación llamado Brain Initiative ―Iniciativa del Cerebro― impulsado por Estados Unidos, que pretende mapear todas y cada una de las neuronas.

La complejidad de ambos es de alcances infinitos, pues si se parte del hecho de que, por un lado el cerebro humano consume menos de 50 watios, es decir que funciona a frecuencias muy bajas pero que en contraste tiene una enorme capacidad para procesar información, intentar simularla en su totalidad agotaría la energía de una ciudad. He ahí la importancia del proyecto.

Para vislumbrar lo que significa la voluntad de crear un Google Earth del cerebro, pongamos algunos datos a tomar en cuenta:

• El cerebro es un órgano cuyo peso promedio es de 1.36 kg.
• 85% de este se conforma por la parte frontal del mismo, en la que se encuentran dos hemisferios unidos por una delgada banda de fibras, asociada a las funciones intelectuales, emocionales y a la personalidad.
• 75% está conformado por agua.
• 40% lo constituyen dendritas y axones ―extensiones filiformes de una célula nerviosa, que conducen los impulsos― y el 60% neuronas o células cerebrales.
• Tiene alrededor de 100 mil millones de neuronas.
• Existen entre mil y 10 mil sinapsis ―conexiones neuronales― por neurona.
• Deja de crecer a los 18 años.
• Necesita del 20% de la sangre y del oxígeno del cuerpo humano para poder funcionar.
• Según la neurociencia, el número total de células ―incluyendo neuronas en el cerebro humano― es mayor que el número de estrellas en la Vía Láctea.
• Se necesitarían unos 20 mil experimentos para mapear un solo circuito neuronal y en el cerebro hay unos 90 mil millones de neuronas.

Con lo anterior en cuenta, imaginemos este impresionante atlas en 3D el cual integrará la información hasta el momento conocida, con resolución microscópica de hasta 24 mil secciones, que además se estructurará por medio de tres ejes rectores indispensables para su desarrollo: medicina, computación y neurociencia.

En cuanto a la medicina el propósito es encontrar la raíz de ciertas patologías, como el cáncer y la epilepsia, que arrojen suficiente información sobre qué tipo de fármacos puedan combatirlas con mayor eficacia.

En el área de computación, el proyecto se servirá de la “supercomputación” para que la simulación sea lo más fidedigna. Uno de los grandes objetivos es que las máquinas “entiendan” el funcionamiento del órgano y las neuronas para imitar su comportamiento y reproducirlo en imágenes detalladas; a largo plazo, servir también como base para desarrollar tecnología inspirada en su estructura, aspecto que podría alumbrar una nueva era en la informática. En tanto y para lograrlo, científicos computacionales “intentan aprender del cerebro, de su forma de procesar, transmitir y almacenar información y de cómo hace todo esto con un consumo de energía mínimo (20 vatios, el equivalente a lo que consume una bombilla)”, lo que significaría una verdadera revolución tecnológica.

En última instancia, el eje dirigido a la neurociencia se servirá de todas las investigaciones hasta el momento realizadas, que además de crear el atlas, funcionará para que los investigadores realicen experimentos, descubrimientos y añadan datos al mismo.

Es importante tomar en cuenta que este magno proyecto es el resultado de la sinergia, el intercambio de información y la colaboración entre equipos multidisciplinares, cuyas formaciones pertenecen a distintos campos de conocimiento. Esta iniciativa es una prueba de que la innovación va de la mano de estos factores, pues si bien las ideas pueden ser el principio, compartir conocimiento y trabajar en conjunto es germinal para que este proceso se lleve a cabo y, finalmente, poder hacer un cambio.