Blue Brain Project: reconstruyendo el cerebro para comprenderlo mejor

El cerebro humano ha sido descrito como el sistema más complejo que existe, pero eso no impide que los neurocientíficos y los ingenieros no puedan soñar con llegar a entender del todo su funcionamiento. De hecho, algunos de ellos se han propuesto hasta crear una reproducción digital del encéfalo humano para poder realizar con él investigaciones que sería imposible llevar a cabo a partir de la observación y experimentación con un sistema nervioso real en funcionamiento.

Este es justamente el objetivo del Blue Brain Project, una iniciativa increíblemente ambiciosa que fue puesta en marcha en el año 2005, impulsada por IBM y una universidad suiza (École Polytecnique Fédérale de Lausanne, o EPFL).

Lo que se ha hecho hasta ahora en IBM

Desde hace más de diez años, el Blue Brain Project ha ido construyendo un modelo informático en el que se contiene información acerca de la estructura y funcionamiento de una pequeña parte del cerebro de una rata. Esta reconstrucción digital, que hoy en día se corresponde con poco más que un tercio de milímetro cúbico de tejido, aspira a reproducir de manera fiel el modo en el que las células nerviosas se conectan y se activan entre sí e, incluso, el modo en el que estos patrones de activación hacen que el cerebro cambie físicamente a lo largo del tiempo a causa de la plasticidad cerebral.

Además de ir abarcando muchas otras áreas del cerebro, el Blue Brain Project ha de dar el salto cualitativo que supone pasar de reconstruir digitalmente el cerebro de una rata a hacer lo mismo con el encéfalo humano, mucho más grande y complejo.

¿Para qué podría servir este cerebro digital?

La meta del Blue Brain Project es, en definitiva, crear un modelo informático con el que se pueda predecir en cierto grado el modo en el que se activará un área de tejido neuronal si se lo estimula de cierta manera. Es decir, que lo que se pretende es crear una herramienta que permita poner a prueba hipótesis e intentar repetir múltiples veces todo tipo de experimentos realizados con cerebros reales para ver si los resultados que se obtuvieron son sólidos y no fruto de la casualidad.

El potencial de este proyecto podría ser enorme, según sus impulsores, ya que la existencia de una reconstrucción digital de grandes extensiones de neuronas permitiría obtener un "maniquí de pruebas" en el que experimentar con todo tipo de situaciones y variables distintas que afectarían el modo en el que se activan las células nerviosas de un cerebro humano.

Con este modelo se podría, por ejemplo, estudiar cómo funcionan todo tipo de procesos cognitivos, como nuestra manera de evocar recuerdos o de imaginar planes de actuación, y también se podría llegar a predecir qué tipo de síntomas producirían una lesión en ciertas áreas de la corteza cerebral. Pero, además, podría servir para resolver uno de los grandes misterios del encéfalo humano: cómo surge la consciencia, la experiencia subjetiva de lo que vivimos.

Estudiando la consciencia

La idea de que la consciencia surge a partir del trabajo coordinado de grandes redes de neuronas distribuidas por todo el encéfalo, en vez de depender de una estructura bien delimitada y escondida por alguna parte del sistema nervioso central, goza de muy buena salud. Esto hace que muchos neurocientíficos crean que para entender cuál es la naturaleza de la consciencia lo importante sea fijarse en los patrones de activación sincronizada de muchos miles de neuronas a la vez, y no tanto ir estudiando estructuras anatómicas del encéfalo de manera separada.

El Blue Brain Project permitiría justamente observar e intervenir en tiempo real sobre los patrones de activación de muchas redes neuronales, cosa que solo puede hacerse de manera muy limitada con cerebros de verdad, y ver, por ejemplo, qué cambios se producen cuando alguien pasa de estar despierto a estar durmiendo sin llegar a soñar, y qué ocurre cuando la consciencia regresa en forma de sueños durante la fase REM.

Los inconvenientes del Blue Brain Project

Se estima que un encéfalo humano contiene unas cien mil millones de neuronas. A eso tenemos que sumarle que el funcionamiento del sistema nervioso se explica más por cómo interactúan entre sí las neuronas que por su cantidad, que puede variar muchísimo sin afectar al funcionamiento global del cerebro, y por lo tanto lo relevante son las miles de conexiones sinápticas que cada neurona puede establecer con las otras. En cada conexión sináptica entre dos neuronas, además, hay millones de neurotransmisores que son liberados de manera continuada. Esto significa que recrear fielmente un cerebro humano es una tarea imposible, independientemente de la cantidad de años que se le dedique a esta empresa.

Los creadores del Blue Brain Project han de suplir estas carencias simplificando el funcionamiento de su cerebro digital. Lo que hacen, fundamentalmente, es estudiar el funcionamiento de una pequeña parte del cerebro de varias ratas (información recopilada durante veinte años) y "condensar" esta información para desarrollar un algoritmo hecho para predecir los patrones de activación de estas células nerviosas. Una vez hecho esto con un grupo de 1.000 neuronas, los investigadores volvieron a utilizar este algoritmo para recrear 31.000 neuronas activándose de ese mismo modo.

El hecho de que se haya simplificado tanto en la construcción de este modelo provisional y que se vaya a hacer lo mismo con el cerebro humano que se quiere recrear ha hecho que muchas voces se hayan alzado contra este proyecto tan caro y de lento desarrollo. Algunos neurocientíficos creen que la idea de recrear un cerebro digitalmente es absurda, ya que el sistema nervioso no funciona con un lenguaje binario ni con un lenguaje de programación predefinido. Otros se limitan a decir que los costes son demasiado altos para el rendimiento que se le puede sacar al proyecto. El tiempo dirá si la iniciativa del Blue Brain Project da los frutos que se esperaban de ella.