El Proyecto Europeo sobre el Cerebro Humano (HBP), que ha durado una década, llega a su fin este mes de septiembre, marcando un momento conmovedor en la historia de la neurociencia digital y la IA.
Iniciado en 2013, el HBP es un proyecto pionero en neurociencia y tecnología que se propuso construir simulaciones realistas del cerebro humano.
El pasado mes de marzo, casi 700 investigadores de 27 países se reunieron para la última Cumbre HBP en Marsella, Francia, para debatir las contribuciones duraderas del proyecto y el camino que queda por recorrer en la investigación del cerebro.
Los investigadores mostraron la riqueza de las contribuciones científicas surgidas de esta colaboración, situando el proyecto como piedra angular de la investigación multidisciplinar, o "Big Science", que busca escalar los programas científicos a escalas internacionales con una financiación masiva.
Aunque con objetivos grandiosos y unos 600 millones de euros ($651m) de financiación, el HBP no siempre ha sido un camino de rosas.
A lo largo de sus 10 años de andadura, el proyecto ha sido el centro de numerosas controversias, incluida una petición de unos 150 neurocientíficos declarando que no participarían hasta que su director principal, Henry Markram, fuera despedido.
El estilo de liderazgo de Markram se describió como caótico y esporádico, y by 2016, perdió su puesto en la dirección del proyecto y se le ordenó no hablar con la prensa.
De 2016 a 2020, la gestión del proyecto sufrió una fuerte reestructuración.
No obstante, el HBP sigue siendo uno de los proyectos más ambiciosos de su clase y está asociado a miles de estudios.
A medida que la investigación sobre IA y aprendizaje automático se aceleraba en los últimos años, el HBP empezó a cumplir sus ambiciosas visiones de modelar los procesos más intrincados del cerebro, pero se quedó en gran medida corto a la hora de obtener una verdadera comprensión de conceptos escurridizos como la conciencia.
Podría decirse que la complejidad del cerebro humano derrotó al proyecto neurocientífico más ambicioso del mundo.
Sin embargo, esto no eclipsa del todo los demás éxitos del proyecto.
Según Katrin Amunts, Directora de Investigación Científica del HBP, el proyecto ha dado lugar a "atlas cerebrales tridimensionales líderes en el mundo, avances para la medicina personalizada basados en el modelado computacional del cerebro, IA y computación derivadas del cerebro que proporcionan una nueva vía para la tecnología, y mucho más".
A pesar de la inminente conclusión de la HPB, los investigadores presentes en la conferencia se mostraron optimistas sobre sus futuras repercusiones.
"Un proyecto, por definición, siempre tiene un principio y un final, pero lo que estamos viendo ahora al final del Proyecto Cerebro Humano es una continuación", afirma Viktor Jirsa, investigador de la Universidad Aix-Marseille.
Destacando la importancia de la colaboración internacional, Stephanie Forkel, de la Universidad Radboud de los Países Bajos, señaló: "Todos hemos salido de nuestros silos".
En un documento presentado en la cumbre, del que son coautores 98 investigadores de 16 países, se expone una visión colectiva del campo.
El documento, entregado a la Comisión Europea durante el acto, describe "las áreas de investigación que vemos para los próximos años, la instrumentación necesaria y las oportunidades centrales", según Amunts.
Contribución de la HBP a la tecnología médica
Un resultado emblemático de la HBP es EBRAINSuna infraestructura de investigación que proporciona acceso abierto a una gran cantidad de datos, tecnologías avanzadas y servicios para la investigación del cerebro.
Mediante la amalgama de mapas en 3D que abarcan aproximadamente 200 estructuras de la corteza cerebral y regiones más profundas del cerebro, los investigadores de HBP desarrollaron el Atlas del Cerebro Humano, disponible a través de la plataforma.
Este completo atlas ofrece una visión estratificada de la arquitectura del cerebro, que abarca desde las estructuras celulares y moleculares hasta los conglomerados funcionales y las redes de conectividad.
"Piense en el Atlas del Cerebro Humano como el Google Maps de la neurociencia", dijo Amunts en una rueda de prensa en la Cumbre HBP 2023 celebrada en marzo.
La neurocientífica Nicola Palomero-Gallagher subrayó la utilidad de esta plataforma: "Un trabajo que antes me llevaba dos días ahora me lleva sólo diez minutos. Trabajo con el atlas del cerebro humano en EBRAINS, que incluye datos enormemente grandes que no se pueden manejar en un portátil normal. Se necesitan superordenadores... Ahora, esto se ha simplificado de verdad, y puedo acceder a los datos y trabajar con ellos desde cualquier parte del mundo... ¡y lo mismo puede hacer cualquier investigador en ciencias del cerebro!".
También ha habido muchos éxitos clínicos. Las investigaciones derivadas del proyecto han sido fundamentales para estudiar y desarrollar nuevas terapias contra enfermedades neurológicas como la epilepsia y la enfermedad de Parkinson.
SLos científicos están explorando formas de emplear técnicas de estimulación cerebral profunda, inicialmente modeladas y comprendidos a través de la investigación sobre la HBPpara aliviar los síntomas de la enfermedad de Parkinson.
Inteligencia artificial para comprender los estímulos visuales
Uno de los logros más significativos de la HBP en los últimos años es comprender cómo la el cerebro procesa los estímulos visuales.
Investigadores de la Universidad de Ámsterdam observaron que las interpretaciones visuales del cerebro dependen de las entradas auditivas y táctiles, no sólo de las propiedades visuales de los estímulos. El sentido de la vista está íntimamente ligado a otros sentidos, como el oído y, sorprendentemente, el tacto.
Esto sugiere que nuestra comprensión del entorno es un proceso más interactivo y multisensorial de lo que se creía.
Cyriel Pennartz, investigador del HBP y uno de los autores del estudio, explicó que esta visión multimodal del procesamiento sensorial respalda la teoría del "neurorepresentacionalismo", que considera la percepción como "la construcción de representaciones de nuestro entorno basadas en las mejores conjeturas".
Basándose en esta investigación, científicos de la Universidad Tecnológica de Graz, pertenecientes al HBP, entrenaron un modelo de IA a gran escala que imita la corteza visual primaria del ratón.
Entonces, a estudio separado desarrolló un implante cerebral para devolver la vista a los discapacitados visuales tras Las pruebas demostraron que la estimulación de la corteza visual induce la percepción visual en los monos.
Este método estimula directamente el cerebro, sin pasar por los ojos ni el nervio óptico. Ya se ha aplicado en un prototipo de prótesis que permitió a una mujer ciega "ver formas y letras sencillas", un avance sin precedentes en el tratamiento de la ceguera.
2023 ha sido testigo de una explosión de interfaces cerebro-ordenador (BCI) que pueden leer y analizar con precisión datos del cerebro e introducirlos en modelos de aprendizaje automático (ML).
Los ICB son reponer las vidas de los infartados y supervivientes de accidentes, personas paralíticas y enfermos de enfermedades debilitantes como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
Esta es una era en la que los modelos de IA impulsan toda una serie de dispositivos mecánicos y tecnológicos, permitiendo a las personas lesiones medulares por bypass caminar con naturalidad, hablar imaginando pensamientosy evocar imágenes realistas visualizándolas.
En un futuro no muy lejano, la tecnología que permite a los humanos manifestar acciones complejas a través del pensamiento podría entrar en la producción comercial.
Lecciones para la gran ciencia
Aunque el HBP ofrece un conjunto de logros en investigación neurocientífica, biológica y tecnológica, no ha estado exento de contratiempos.
Uno de los puntos controvertidos es el alcance excesivamente ambicioso del proyecto, cuyo objetivo es proporcionar una comprensión exhaustiva de todo el cerebro humano, una tarea que muchos creen que aún está más allá de nuestras capacidades tecnológicas y científicas actuales.
En estudios recientes han logrado avances en la construcción de hardware de IA ligero modelado a partir de neuronas y otras estructuras cerebrales, la complejidad y eficacia de los cerebros biológicos desafían la tecnología actual.
Aunque vasta, la producción científica del proyecto se ha descrito como fragmentaria y en forma de mosaico, centrada en aspectos discretos del cerebro en lugar de una visión holística como se pretendía en un principio.
Yves Frégnac, miembro del HBP, lo resumió así: "Yo no veo el cerebro; veo trozos de cerebro".
Los problemas financieros también han afectado al HBP. Inicialmente se prometió un presupuesto de 1.000 millones de euros, pero la asignación final fue de 607 millones.
Aunque el futuro del HBP es incierto, el proyecto -tanto en términos de investigación como de gestión y organización- ofrece valiosas lecciones sobre los escollos y complejidades de la Gran Ciencia, especialmente cuando los presupuestos masivos y las grandes expectativas chocan con visiones grandiosas.
Ahora que el proyecto entra en su capítulo final, será recordado como un hito fundamental, aunque a veces polarizador, en nuestra búsqueda de la comprensión del órgano más complejo del cuerpo humano.
