O Projeto Europeu do Cérebro Humano (HBP), com a duração de uma década, está a chegar ao fim em setembro, marcando um momento pungente na história da neurociência digital e da IA.
Iniciado em 2013, o HBP é um projeto pioneiro em neurociência e tecnologia que se propôs construir simulações realistas do cérebro humano.
Em março deste ano, quase 700 investigadores de 27 países reuniram-se para a última Cimeira HBP em Marselha, França, para discutir os contributos duradouros do projeto e o caminho a seguir na investigação sobre o cérebro.
Os investigadores mostraram a riqueza das contribuições científicas que surgiram desta colaboração, posicionando o projeto como uma pedra angular na investigação multidisciplinar, ou "Big Science", que procura escalar os programas científicos para escalas internacionais com financiamento maciço.
Com objectivos grandiosos e um financiamento de cerca de 600 milhões de euros ($651 milhões), o HBP nem sempre foi fácil.
Ao longo dos seus 10 anos de existência, o projeto tem sido o centro de numerosas controvérsias, incluindo uma petição de cerca de 150 neurocientistas afirmando que não participariam até que o seu diretor principal, Henry Markram, fosse despedido.
O estilo de liderança de Markram foi descrito como caótico e esporádico, e bEm 2016, perdeu o seu lugar na direção do projeto e foi proibido de falar com a imprensa.
De 2016 a 2020, a gestão do projeto foi fortemente reestruturada.
No entanto, o HBP continua a ser um dos projectos mais ambiciosos do seu género e está associado a milhares de estudos.
À medida que a investigação no domínio da IA e da aprendizagem automática (ML) foi ganhando ritmo ao longo dos últimos anos, o HBP começou a concretizar as suas ambiciosas visões para modelar o processo mais complexo do cérebro, mas ficou muito aquém da obtenção de uma verdadeira compreensão de conceitos elusivos como a consciência.
Pode dizer-se que é apropriado que a complexidade do cérebro humano tenha derrotado o mais ambicioso projeto de neurociência do mundo.
No entanto, este facto não anula totalmente os outros êxitos do projeto.
De acordo com Katrin Amunts, Directora de Investigação Científica do HBP, o projeto produziu "atlas cerebrais 3D líderes a nível mundial, descobertas para a medicina personalizada baseadas na modelação computacional do cérebro, IA e computação derivadas do cérebro que proporcionam um novo caminho para a tecnologia, e muito mais".
Apesar da conclusão iminente da HPB, os investigadores presentes na conferência mostraram-se optimistas quanto aos seus impactos futuros.
"Um projeto, por definição, tem sempre um início e um fim, mas o que estamos a ver agora no final do Projeto Cérebro Humano é uma continuação", disse Viktor Jirsa, investigador da Universidade de Aix-Marseille.
Sublinhando a importância da colaboração internacional, Stephanie Forkel, da Universidade de Radboud, nos Países Baixos, observou: "Todos nós saímos dos nossos silos".
Um documento apresentado na cimeira, com a coautoria de 98 investigadores de 16 países, definiu uma visão colectiva para este domínio.
O documento, entregue à Comissão Europeia durante o evento, descreve "as áreas de investigação que prevemos para os próximos anos, os instrumentos necessários e as principais oportunidades", segundo Amunts.
A contribuição da HBP para a tecnologia médica
Um resultado emblemático do HBP é EBRAINSO programa de investigação da Comissão Europeia, uma infraestrutura de investigação que fornece acesso aberto a uma grande quantidade de dados, tecnologias avançadas e serviços para a investigação sobre o cérebro.
Através da fusão de mapas 3D que abrangem cerca de 200 estruturas do córtex cerebral e regiões mais profundas do cérebro, os investigadores do HBP desenvolveram o Atlas do Cérebro Humano, que está disponível através da plataforma.
Este atlas abrangente oferece uma visão em camadas da arquitetura do cérebro, englobando tudo, desde estruturas celulares e moleculares a agrupamentos funcionais e redes de conetividade.
"Pense no Atlas do Cérebro Humano como o Google Maps da neurociência", disse Amunts numa conferência de imprensa na Cimeira HBP 2023, realizada em março.
O neurocientista Nicola Palomero-Gallagher sublinhou a utilidade desta plataforma, afirmando: "O trabalho que me levava dois dias no passado, agora leva-me apenas dez minutos. Trabalho com o atlas do cérebro humano no EBRAINS, que inclui dados extremamente volumosos que não podem ser tratados num computador portátil normal. Agora, isto foi realmente simplificado e posso aceder e trabalhar com os dados a partir de qualquer parte do mundo - tal como qualquer investigador em ciências do cérebro!"
Também se registaram muitos êxitos clínicos. A investigação resultante do projeto tem sido fundamental na investigação e desenvolvimento de novas terapias para doenças neurológicas como a epilepsia e a doença de Parkinson.
SOs cientistas estão a explorar formas de empregar técnicas de estimulação cerebral profunda, inicialmente modeladas e compreendidos através da investigação sobre HBPpara aliviar os sintomas da doença de Parkinson.
Utilizar a IA para compreender os estímulos visuais
Uma das realizações mais significativas do HBP nos últimos anos é a compreensão de como o o cérebro processa os estímulos visuais.
Investigadores da Universidade de Amesterdão observaram que as interpretações visuais do cérebro dependem de estímulos auditivos e tácteis, e não apenas das propriedades visuais dos estímulos. O nosso sentido da visão está intrinsecamente ligado a outros sentidos, como a audição e, surpreendentemente, o tato.
Isto sugere que a nossa compreensão do ambiente é um processo mais interativo e multissensorial do que se pensava anteriormente.
O investigador do HBP, Cyriel Pennartz, um dos autores do estudo, explicou que esta visão multimodal do processamento sensorial apoia a teoria do "neurorepresentacionalismo", que vê a perceção como "a construção de representações de melhor adivinhação do que nos rodeia".
Com base nesta investigação, cientistas da Universidade de Tecnologia de Graz, no âmbito do HBP, treinaram um modelo de IA em grande escala que imita o córtex visual primário do rato.
Então, um estudo separado desenvolveu um implante cerebral para devolver a visão aos deficientes visuais após mostraram que a estimulação do córtex visual induz a perceção visual em macacos.
Esta abordagem estimula diretamente o cérebro, contornando os olhos e o nervo ótico no processo. Já foi implementada num protótipo de prótese que permitiu a uma mulher cega "ver formas e letras simples" - um avanço sem precedentes no tratamento da cegueira.
Em 2023, assistiu-se a uma explosão de interfaces cérebro-computador (BCI) que podem ler e analisar com precisão os dados do cérebro e introduzi-los em modelos de aprendizagem automática (ML).
As BCIs são reabastecer a vida de vítimas de AVC e sobreviventes de acidentes, indivíduos paralisados e portadores de doenças debilitantes como a esclerose lateral amiotrófica (ELA).
Esta é uma era em que os modelos de IA alimentam uma série de dispositivos mecânicos e tecnológicos, permitindo às pessoas lesões da coluna vertebral por bypass para caminhar naturalmente, falar imaginando pensamentose evocar imagens realistas, visualizando-as.
Num futuro não muito distante, a tecnologia que permite aos seres humanos manifestar acções complexas através do pensamento poderá entrar em produção comercial.
Lições para a grande ciência
Embora o HBP ofereça um conjunto de realizações no domínio da investigação em neurociência, biologia e tecnologia, não tem sido isento de contratempos.
Um desses pontos de discórdia é o âmbito demasiado ambicioso do projeto, que visa proporcionar uma compreensão abrangente de todo o cérebro humano, uma tarefa que muitos acreditam estar ainda para além das nossas actuais capacidades tecnológicas e científicas.
Enquanto estudos recentes fizeram progressos na construção de hardware de IA leve modelado em neurónios e outras estruturas cerebrais, a complexidade e a eficiência dos cérebros biológicos desafiam a tecnologia atual.
Embora vasta, a produção científica do projeto tem sido descrita como fragmentada e semelhante a um mosaico, centrando-se em aspectos discretos do cérebro e não numa visão holística como se pretendia inicialmente.
Yves Frégnac, um membro do HBP, resumiu este facto afirmando: "Não vejo o cérebro; vejo pedaços do cérebro".
Os desafios financeiros também afectaram o HBP. Inicialmente prometido um orçamento de mil milhões de euros, a dotação final foi de 607 milhões de euros.
Embora o futuro do HBP seja incerto, o projeto - tanto em termos de investigação como de gestão e organização - oferece lições valiosas sobre as armadilhas e as complexidades da Big Science, especialmente quando orçamentos enormes e expectativas elevadas colidem com visões grandiosas.
À medida que o projeto entra no seu capítulo final, será recordado como um marco fundamental, embora por vezes polarizador, na nossa tentativa de compreender o órgão mais complexo do corpo humano.
