El cerebro humano, un complejo mapa y los proyectos que buscan descifrarlo

Desde tiempos antiguos, los mapas han sido herramientas esenciales para la humanidad. No solo han facilitado la exploración, sino que también han sido un reflejo del conocimiento sobre un mundo que siempre ha buscado comprender.

Sin embargo, existe un mapa que, a pesar de ser estudiado exhaustivamente por científicos a lo largo de la historia, sigue planteando grandes incógnitas: el cerebro humano. En 2013, se lanzaron dos ambiciosos proyectos científicos: la iniciativa BRAIN y el Human Brain Project (Proyecto Cerebro Humano)

Ambos tienen como objetivo descifrar cómo las neuronas se organizan de forma autónoma y se conectan entre sí para formar circuitos nerviosos funcionales, según lo señala el artículo “El mapa más difícil de crear y descifrar” publicado por Ciencia UNAM de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

El Proyecto Cerebro Humano fue un proyecto emblemático de Tecnologías Futuras y Emergentes (FET) europeo que se desarrolló de 2013 a 2023 y buscaba crear un nuevo modelo de investigación del cerebro basado en tecnologías de la comunicación e información.

“Impulsando la integración entre los datos y el conocimiento de diferentes disciplinas, y catalizando un esfuerzo de la comunidad para lograr una nueva comprensión del cerebro, nuevos tratamientos para las enfermedades cerebrales y nuevas tecnologías informáticas similares al cerebro”, menciona la página web del proyecto respecto a sus objetivos.

La Iniciativa de Investigación del Cerebro a través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras, mejor conocida como la Iniciativa BRAIN, es un esfuerzo conjunto que continúa hasta el día de hoy entre varias organizaciones, tanto gubernamentales como privadas. Su principal objetivo es desarrollar nuevas tecnologías que permitan estudiar el cerebro de maneras más avanzadas y rápidas.

Los Institutos Nacionales de Salud (NIH) son los principales responsables de liderar este proyecto. En total, 10 de estos institutos y centros trabajan juntos en esta iniciativa, ya que sus investigaciones están alineadas con los objetivos de la Iniciativa BRAIN. Esto les permite avanzar de manera coordinada en el conocimiento del cerebro y en el desarrollo de herramientas innovadoras para su estudio.

“A través de la aplicación y difusión de estos avances científicos, los investigadores podrán producir una nueva y revolucionaria imagen dinámica del cerebro que, por primera vez, muestra cómo interactúan las células individuales y los circuitos neuronales complejos tanto en el tiempo como en el espacio”, menciona en la página oficial de la iniciativa.

El Proyecto Cerebro Humano logró importantes avances en diversos campos de la investigación cerebral durante sus diez años de duración, según se detalla en su página web. En el ámbito científico, creó atlas cerebrales para humanos, ratas y macacos, integrando datos de diferentes fuentes. También desarrolló modelos detallados del cerebro humano y de roedores, lo que permitió profundizar en el conocimiento de la estructura y funciones del cerebro.

En cuanto a la tecnología, diseñó herramientas de simulación a múltiples escalas, lo que ha permitido realizar experimentos virtuales y avanzar en áreas como la medicina, la neurociencia básica, la inteligencia artificial y la robótica. Además, implementó sistemas de computación neuromórfica, como BrainScales y SpiNNaker, inspirados en el funcionamiento del cerebro, que mejoran la eficiencia energética y la capacidad computacional.

En el área médica, destacó el desarrollo de técnicas de neuroestimulación que permitieron a pacientes parapléjicos volver a caminar mediante modelos personalizados de estimulación de la médula espinal. También creó un dispositivo capaz de restaurar la visión en personas ciegas, transmitiendo patrones visuales directamente a la corteza visual del cerebro.

El proyecto facilitó la creación de plataformas internacionales para compartir datos de encefalogramas clínicos, promoviendo la colaboración y el avance en el estudio de la epilepsia y otras afecciones neurológicas. Además, desarrolló modelos personalizados del cerebro para mejorar la cirugía en pacientes epilépticos resistentes a medicamentos.

Otro logro clave fue la creación de la infraestructura EBRAINS, que ofrece acceso a herramientas digitales avanzadas, bases de datos y servicios para apoyar la investigación cerebral. Asimismo, promovió la ciencia abierta, facilitando la colaboración y el intercambio de conocimientos entre disciplinas, instituciones y países.

El proyecto BRAIN Initiative ha logrado importantes avances en el campo de la neurociencia, según un informe que detalla los progresos recientes.

A través de la Red del Censo de Células del BRAIN Initiative, se ha desvelado la composición genética, celular y estructural del cerebro humano y de primates no humanos, con la publicación de 21 estudios en revistas como Science, Science Advances y Science Translational Medicine (Ciencia, Avances de la Ciencia y Medicina Traslacional de la Ciencia) en octubre de 2023.

En diciembre de 2023, un equipo internacional de científicos, muchos de ellos financiados por el BRAIN Initiative, publicó en Nature una serie de 10 artículos en los que se presentó un atlas celular completo del cerebro de un mamífero.

Las herramientas desarrolladas por el BRAIN Initiative están siendo aplicadas en investigaciones sobre trastornos neurológicos y mentales, como el Alzheimer y el trastorno por consumo de opioides.

Además, tratamientos innovadores financiados por el proyecto, basados en la estimulación cerebral profunda, han mostrado resultados positivos en pequeños estudios clínicos, ayudando en la recuperación de accidentes cerebrovasculares, el trastorno obsesivo-compulsivo, el trastorno por atracón, lesiones cerebrales traumáticas, el trastorno de estrés postraumático, el consumo de sustancias y la depresión.

Asimismo, investigaciones respaldadas por el BRAIN Initiative han identificado dos tipos de células en el cerebro humano que juegan un papel clave en la organización de recuerdos según el momento en que ocurrieron, lo que ha mejorado la comprensión de cómo se forman los recuerdos y tiene implicaciones en el tratamiento de trastornos de la memoria, como el Alzheimer.