CIENCIA

Construyen un fragmento de cerebro digital

Hay diferentes modos de averiguar cómo funciona cualquier dispositivo. Una opción es ver los planos y manuales de construcción. Otra posibilidad es hablar con quien lo ha desarrollado para comprender todos los pasos. Cuando las dos opciones anteriores son imposibles, la tercera elección es desmontarlos por completo, aprender el valor de cada pieza y volver a montarlo. Y esto último es justamente lo que se quiere hacer con el cerebro. El Blue Brain Project lleva una década intentando replicar una sección del cerebro de una rata de modo digital. El proyecto, dirigido por Henry Markram y con sede en la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ya ha logrado presentar un primer borrador del modelo, que contiene más de 31.000 neuronas, 55 capas de células, y 207 subtipos de neuronas diferentes, en un artículo publicado en la revista Cell.
La tarea para conseguir este logro ha sido titánica. Fue necesario definir los distintos tipos de neuronas en el cerebro, medir sus propiedades de conexión y dibujar esos circuitos. Todo esta información (disponible libremente para toda la comunidad científica) permitirá comprender el cableado cerebral y las redes de conectividad entre las neuronas.

Para llegar a esta instancia, Henry Markram junto a otros expertos del Blue Brain Project, han logrado reconstruir una sección del neocórtex de una rata utilizando los datos conocidos de esta región en la que se pueden estudiar la descarga y la conectividad neuronal que abarca a unas 40 millones de sinapsis y 2.000 conexiones entre cada tipo de célula cerebral .
«La reconstrucción requiere una enorme cantidad de experimentosafirma Markram –. Ahora se abre el camino para la predicción de la ubicación, números, e incluso la cantidad de corrientes de iones que fluyen a través de las 40 millones de sinapsis del cerebro»
Una vez que se completó la reconstrucción, los investigadores utilizaron superordenadores para simular el comportamiento de las neuronas en diferentes condiciones. Para su sorpresa descubrieron que, ajustando ligeramente un solo parámetro, el nivel de iones de calcio, podría producir patrones más amplios de actividad que no se podían predecir basándose en las características de neuronas individuales. Por ejemplo, las ondas lentas observadas en el cerebro durante el sueño, se activaron en las simulaciones, lo que sugiere que los circuitos neuronales pueden conectarse en diferentes “estados”, lo que podrían ser la base para los comportamientos importantes.
«Una analogía – explica el propio Markram – sería el procesador de un ordenador que puede reconfigurarse para centrarse en ciertas tareas.” Este hallazgo permitirá acelerar notablemente el camino hacia la construcción de un cerebro humano completo, el objetivo final del Blue Brain Project.