Il decennale progetto europeo Human Brain Project (HBP) si concluderà a settembre, segnando un momento importante nella storia delle neuroscienze digitali e dell'IA.
Iniziata nel 2013, l'HBP è un progetto pionieristico nel campo delle neuroscienze e della tecnologia che si propone di costruire simulazioni realistiche del cervello umano.
Lo scorso marzo, quasi 700 ricercatori provenienti da 27 Paesi si sono riuniti per la finale di Vertice HBP a Marsiglia, in Francia, per discutere dei contributi duraturi del progetto e del futuro della ricerca sul cervello.
I ricercatori hanno illustrato la ricchezza dei contributi scientifici emersi da questa collaborazione, posizionando il progetto come una pietra miliare della ricerca multidisciplinare, o "Big Science", che cerca di aumentare i programmi scientifici su scala internazionale con finanziamenti massicci.
Pur avendo obiettivi grandiosi e un finanziamento di circa 600 milioni di euro ($651m), l'HBP non ha sempre avuto vita facile.
Nel corso dei suoi 10 anni di vita, il progetto è stato al centro di numerose controversie, compresa una petizione da circa 150 neuroscienziati che dichiaravano che non avrebbero partecipato fino a quando il direttore principale, Henry Markram, non fosse stato licenziato.
Lo stile di leadership di Markram è stato descritto come caotico e sporadico, e bel 2016 ha perso la sua posizione nella leadership del progetto e gli è stato ordinato di non parlare con la stampa.
Dal 2016 al 2020, la gestione del progetto è stata fortemente ristrutturata.
Tuttavia, l'HBP rimane uno dei progetti più ambiziosi nel suo genere ed è associato a migliaia di studi.
Con l'accelerazione della ricerca sull'intelligenza artificiale e sull'apprendimento automatico (ML) negli ultimi anni, l'HBP ha iniziato a realizzare le sue ambiziose visioni di modellare i processi più intricati del cervello, ma non è riuscito a ottenere una vera comprensione di concetti sfuggenti come la coscienza.
Si potrebbe dire che è giusto che la complessità del cervello umano abbia sconfitto il progetto di neuroscienze più ambizioso del mondo.
Tuttavia, questo non oscura del tutto gli altri successi del progetto.
Secondo Katrin Amunts, direttore della ricerca scientifica dell'HBP, il progetto ha prodotto "atlanti cerebrali 3D leader a livello mondiale, scoperte per la medicina personalizzata basate sulla modellazione computazionale del cervello, IA e informatica derivate dal cervello che forniscono un nuovo percorso per la tecnologia e molto altro".
Nonostante l'imminente conclusione dell'HPB, i ricercatori presenti alla conferenza si sono mostrati ottimisti riguardo ai suoi impatti futuri.
"Un progetto, per definizione, ha sempre un inizio e una fine, ma quello che stiamo vedendo ora alla fine del Progetto Cervello Umano sta continuando", ha detto Viktor Jirsa, ricercatore dell'Università di Aix-Marseille.
Sottolineando l'importanza della collaborazione internazionale, Stephanie Forkel dell'Università Radboud nei Paesi Bassi ha osservato: "Siamo tutti usciti dai nostri silos".
Un documento presentato al summit, di cui sono coautori 98 ricercatori di 16 Paesi, ha delineato una visione collettiva per il settore.
Il documento, consegnato alla Commissione Europea durante l'evento, descrive "le aree di ricerca che vediamo per i prossimi anni, la strumentazione necessaria e le opportunità centrali", secondo Amunts.
Il contributo dell'HBP alla tecnologia medica
Un fiore all'occhiello dell'HBP è EBRAINIUn'infrastruttura di ricerca che fornisce un accesso aperto a una grande quantità di dati, tecnologie avanzate e servizi per la ricerca sul cervello.
Grazie all'unione di mappe 3D che coprono circa 200 strutture all'interno della corteccia cerebrale e delle regioni più profonde del cervello, i ricercatori dell'HBP hanno sviluppato l'Atlante del cervello umano, disponibile tramite la piattaforma.
Questo atlante completo offre una visione stratificata dell'architettura del cervello, comprendendo tutto ciò che va dalle strutture cellulari e molecolari ai cluster funzionali e alle reti di connettività.
"Pensate all'Atlante del cervello umano come a Google Maps per le neuroscienze", ha dichiarato Amunts in un incontro con la stampa in occasione dell'HBP Summit 2023 tenutosi a marzo.
Il neuroscienziato Nicola Palomero-Gallagher ha sottolineato l'utilità di questa piattaforma, affermando: "Un lavoro che in passato mi richiedeva due giorni ora mi richiede solo dieci minuti. Lavoro con l'atlante del cervello umano su EBRAINS, che comprende dati di enormi dimensioni che non si possono gestire con un normale computer portatile. Ora tutto questo è stato davvero semplificato e posso accedere e lavorare con i dati da qualsiasi parte del mondo, e lo stesso può fare qualsiasi ricercatore nel campo della scienza del cervello!".
Anche i successi clinici sono stati numerosi. Le ricerche condotte nell'ambito del progetto sono state fondamentali per lo studio e lo sviluppo di nuove terapie per patologie neurologiche come l'epilessia e il morbo di Parkinson.
SGli scienziati stanno esplorando i modi per impiegare tecniche di stimolazione cerebrale profonda, inizialmente modellate e comprese attraverso la ricerca sull'HBPper alleviare i sintomi del morbo di Parkinson.
Utilizzo dell'intelligenza artificiale per comprendere gli stimoli visivi
Uno dei risultati più significativi raggiunti dall'HBP negli ultimi anni è stato quello di comprendere come la Il cervello elabora gli stimoli visivi.
I ricercatori dell'Università di Amsterdam hanno osservato che le interpretazioni visive del cervello dipendono da input uditivi e tattili, non solo dalle proprietà visive degli stimoli. Il senso della vista è strettamente legato ad altri sensi, come l'udito e, sorprendentemente, il tatto.
Ciò suggerisce che la nostra comprensione dell'ambiente è un processo più interattivo e multisensoriale di quanto si pensasse in precedenza.
Il ricercatore dell'HBP Cyriel Pennartz, uno degli autori dello studio, ha spiegato che questa visione multimodale dell'elaborazione sensoriale supporta la teoria del "neurorappresentazionalismo", che vede la percezione come "la costruzione di rappresentazioni al meglio dell'ambiente circostante".
Sulla base di questa ricerca, gli scienziati dell'Università di Tecnologia di Graz, nell'ambito dell'HBP, hanno addestrato un modello di intelligenza artificiale su larga scala che imita la corteccia visiva primaria del topo.
Quindi, un studio separato ha sviluppato un impianto cerebrale per restituire la vista alle persone ipovedenti dopo che I test hanno dimostrato che la stimolazione della corteccia visiva induce la percezione visiva nelle scimmie.
Questo approccio stimola direttamente il cervello, evitando gli occhi e il nervo ottico. È già stato implementato in un prototipo di protesi che ha permesso a una donna cieca di "vedere forme e lettere semplici": un progresso senza precedenti nel trattamento della cecità.
Il 2023 ha visto un'esplosione di interfacce cervello-computer (BCI) in grado di leggere e analizzare accuratamente i dati provenienti dal cervello e di inserirli in modelli di apprendimento automatico (ML).
Le BCI sono ricostituire le vite di chi è stato colpito da ictus e sopravvissuti a incidenti, persone paralizzate e affette da malattie debilitanti come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA).
Questa è un'epoca in cui i modelli di intelligenza artificiale alimentano una serie di dispositivi meccanici e tecnologici, consentendo alle persone di lesioni spinali da bypass per camminare in modo naturale, parlare immaginando pensieri, e evocare immagini realistiche visualizzandole.
In un futuro non troppo lontano, la tecnologia che consente agli esseri umani di manifestare azioni complesse attraverso il pensiero potrebbe entrare in produzione commerciale.
Lezioni per la Big Science
Sebbene l'HBP offra una serie di risultati nel campo delle neuroscienze, della biologia e della ricerca tecnologica, non è stato esente da battute d'arresto.
Uno di questi punti di contestazione è la portata eccessivamente ambiziosa del progetto, che mira a fornire una comprensione completa dell'intero cervello umano, un compito che molti ritengono ancora al di là delle nostre attuali capacità tecnologiche e scientifiche.
Mentre Studi recenti hanno fatto progressi nella costruzione di hardware leggero per l'intelligenza artificiale modellato sui neuroni e su altre strutture cerebrali, la complessità e l'efficienza dei cervelli biologici sfidano la tecnologia attuale.
Sebbene vasta, la produzione scientifica del progetto è stata descritta come frammentaria e simile a un mosaico, concentrandosi su aspetti discreti del cervello piuttosto che su una visione olistica come era nelle intenzioni iniziali.
Yves Frégnac, un membro dell'HBP, ha riassunto questo concetto affermando: "Non vedo il cervello, vedo pezzi di cervello".
Anche le sfide finanziarie hanno afflitto l'HBP. Inizialmente era stato promesso un budget di 1 miliardo di euro, ma lo stanziamento finale è stato di 607 milioni di euro.
Sebbene il futuro dell'HBP sia incerto, il progetto - sia in termini di ricerca che di gestione e organizzazione - offre lezioni preziose sulle insidie e le complessità della Big Science, soprattutto quando budget enormi e aspettative elevate si scontrano con visioni grandiose.
Quando il progetto entrerà nel suo capitolo conclusivo, sarà ricordato come una pietra miliare, anche se a volte polarizzata, nella nostra ricerca di comprensione dell'organo più complesso del corpo umano.
