Qué es el Proyecto Cerebro Humano, que lleva adelante la UE y recrea la mente en una computadora

En un intento más que ambicioso, alrededor de 500 científicos intentan desde hace diez años modelar el cerebro humano en una computadora.

El Proyecto Cerebro Humano (HBP por su sigla en inglés) es uno de los mayores esfuerzos de investigación jamás financiados por la Unión Europea, al que el bloque de países destinó cerca de 600 millones de euros, se lleva a cabo desde hace diez años y finaliza el mes próximo.

Sujeto a críticas debido a que muchos consideraban desde el comienzo inverosímil el propósito que perseguía el trabajo, lo cierto es que “el proyecto no logró su objetivo de simular todo el cerebro humano”, según publicó la revista Nature. “Cambió de dirección varias veces y su producción científica se volvió fragmentada y parecida a un mosaico”, reconoció Yves Frégnac, miembro de HBP, científico cognitivo y director de investigación de la agencia nacional de investigación francesa CNRS en París. Para él, el proyecto no ha logrado proporcionar una comprensión completa u original del cerebro. “No veo el cerebro; Veo partes del cerebro”, dijo.

Sin embargo no todo son sombras. Thomas Skordas, subdirector general de la Comisión Europea en Bruselas, sostuvo que “cuando comenzó el proyecto, casi nadie creía en el potencial del big data y la posibilidad de utilizarlo, o supercomputadoras, para simular el complicado funcionamiento del cerebro”.

No obstante, durante su ejecución, los científicos nucleados en el HBP publicaron miles de artículos y lograron avances significativos en neurociencia, como la creación de mapas 3D detallados de al menos 200 regiones del cerebro, el desarrollo de implantes cerebrales para tratar la ceguera y usar supercomputadoras para modelar funciones como la memoria y la conciencia y para avanzar en los tratamientos para diversas afecciones cerebrales.

Así las cosas, los directores de HBP esperan ir un paso más adelante con el entendimiento alcanzado con una plataforma virtual, llamada EBRAINS, que se creó como parte del proyecto. EBRAINS es un conjunto de herramientas y datos de imágenes que los científicos de todo el mundo pueden usar para ejecutar simulaciones y experimentos digitales. “Hoy, tenemos todas las herramientas a mano para construir un cerebro gemelo digital real”, aseguró Viktor Jirsa, neurocientífico de la Universidad de Aix-Marseille en Francia y miembro de la junta de HBP.

En este punto, la financiación de esta rama aún es incierta. Y en un momento en que enormes y costosos proyectos cerebrales están en marcha en otros lugares, los científicos de HBP están frustrados porque su trabajo está llegando a su fin. Creen que fueron “probablemente de los primeros en iniciar esta ola de interés en el cerebro”, consideró Jorge Mejías, neurocientífico computacional de la Universidad de Ámsterdam, que se unió al HBP en 2019. Y ahora, según dijo, no tienen tiempo “para simplemente tomar una siesta”, en el sentido de que el trabajo llega a su fin y necesitan una nueva subvención para seguir investigando.

Como se dijo, el HBP fue controvertido desde el principio. Cuando se lanzó en 2013, uno de sus objetivos clave era desarrollar las herramientas y la infraestructura necesarias para comprender mejor la función y la organización del cerebro y sus enfermedades , junto con proyectos más pequeños en neurociencia básica y clínica. Fue uno de los dos programas de investigación a largo plazo que recibieron fondos ese año con la intención de impulsar la industria en Europa.

Y si bien al HBP se le prometieron 1.000 millones de euros en fondos, finalmente recibió 607 millones de euros, incluidos 406 millones de euros de la UE, liberados en cuatro fases.

En el primer año, luego de que el fundador y exdirector del proyecto, el neurocientífico Henry Markram del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana (EPFL), dijera que el HBP podría reconstruir y simular el cerebro humano a nivel celular dentro de una década, el escepticismo fue generalizado entre los neurocientíficos. Eso llevó a que su liderazgo se volviera cada vez más impopular, y en 2014, la UE formó un comité de especialistas independientes para observar cómo se estaba ejecutando el proyecto y revisar sus objetivos científicos.

Finalmente, en febrero de 2015, la junta directiva de HBP votó para disolver el comité ejecutivo de tres personas y reemplazarlo con una junta más grande.

Por ese tiempo, el escepticismo era mayor, y en paralelo, se lanzaron o se pusieron en marcha grandes proyectos cerebrales en otros lugares: Estados Unidos y Japón lanzaron proyectos cerebrales casi al mismo tiempo que el HBP; el primero continuará hasta 2026 y el segundo tiene una duración estimada de 15 años.

Un proyecto del cerebro en China comenzó en 2021, y otros proyectos en Australia y Corea del Sur ya entraron en su séptimo año.

A todo esto, los problemas del HBP no terminaron con la destitución del comité ejecutivo: entre 2016 y 2020 hubo varios cambios en los niveles superiores de la gestión del proyecto. Y en lo que estrictamente a la ciencia respecta, en 2016, como resultado de la fase de desarrollo del proyecto, el HBP lanzó seis plataformas operativas especializadas, que abarcan áreas como simulación cerebral, análisis y computación de alto rendimiento y neurorrobótica.

Más allá de las cuestiones logísticas y de gestión, el HBP creó y combinó mapas en 3D de alrededor de 200 estructuras cerebrales de la corteza cerebral y más profundas. Además, los científicos de HBP crearon el Human Brain Atlas, al que se puede acceder a través de EBRAINS, y que describe la organización multinivel del cerebro, desde su arquitectura celular y molecular hasta sus módulos funcionales y conectividad.

“El Human Brain Atlas es un poco como Google Maps, pero para el cerebro”, dijo Katrin Amunts, neurocientífica del Centro de Investigación Jülich en Alemania y directora de investigación científica del HBP, durante una conferencia de prensa en la Cumbre HBP 2023 el pasado marzo.

El atlas utilizó datos cerebrales post mortem para generar mapas estandarizados, teniendo en cuenta la variabilidad natural entre las personas. Los científicos de HBP han identificado seis regiones cerebrales previamente desconocidas en la corteza prefrontal que contribuyen al procesamiento de la memoria, el lenguaje, la atención y la música. También vincula sus mapas con datos de expresión génica en el Allen Human Brain Atlas, una base de datos desarrollada por el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle, Washington, que caracteriza las neuronas en todo el cerebro. Usando los atlas emparejados, los investigadores revelaron cómo los cambios en la expresión génica asociados con la depresión estaban relacionados con cambios estructurales y funcionales en una región de la corteza frontal.

Los investigadores de HBP desarrollaron también algoritmos únicos que pueden construir un modelo de andamio a gran escala de las regiones del cerebro a partir de imágenes de microscopía. Usando esta herramienta, los investigadores produjeron un mapa detallado de la región CA1 en el hipocampo, un área que es importante para la memoria. El mapa contiene alrededor de 5 millones de neuronas y 40 mil millones de sinapsis.

Asimismo, el HBP tradujo algunos hallazgos en aplicaciones clínicas, utilizando modelos personalizados del cerebro, o “gemelos digitales”, para mejorar los tratamientos para la epilepsia y la enfermedad de Parkinson. Los gemelos digitales son representaciones matemáticas del cerebro de una persona que fusionan escaneos de un individuo con un modelo, explicó Jirsa.

El plan de proyecto original para el HBP incluía el desarrollo de sistemas informáticos modelados en el cerebro. Los científicos de HBP contribuyeron al desarrollo de redes neuronales que pueden simular grandes sistemas similares al cerebro, ya sea para probar ideas sobre cómo funciona el cerebro o para controlar otro hardware, como robots o teléfonos inteligentes.

Según publicó Nature, la fragmentación es el hilo conductor de las críticas que recibe el HBP. Se trata de un tema de larga data en la investigación en neurociencia.

En sus últimos tres años, el HBP intentó superar la fragmentación de sus subproyectos interdisciplinarios uniendo sus tecnologías en EBRAINS. Y si bien las iniciativas en las seis plataformas del HBP comenzaron a desarrollar herramientas compatibles y estándares de datos compartidos, y algunos grupos se reorganizaron para centrarse en desafíos científicos particulares en lugar de disciplinas, “aún hay mucho trabajo por hacer”, dijo Jirsa, para quien “la neurorobótica todavía no tiene ningún vínculo con el grupo más impulsado clínicamente”.

Para algunos investigadores, los resultados científicos fragmentados del HBP provienen de una falta de enfoque, algo que muchos le criticaban desde el comienzo, y que generó el desmembramiento del equipo original. Lo cierto es que a finales de septiembre el HBP dejará de recibir fondos.

Así las cosas, los científicos involucrados esperan que el trabajo del HBP y la plataforma EBRAINS sirvan de base para la neurociencia europea en los próximos años. “La investigación sobre el cerebro requiere una comprensión de los múltiples niveles y múltiples escalas del cerebro”, sostuvo Amunts.

Mientras tanto, la Comisión Europea se prepara para hacer balance. La revisión final del proyecto comenzará en noviembre y se espera que se publique en enero de 2024.

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