El cerebro virtual

Katrin Amunts, es una neurocientifica (Potsdam, Alemania, 61 años), directora del Human Brain Project y es una brillante neurocientífica, quien nos dice: “Nuestros cerebros son diferentes entre sí y además son muy redundantes, y esto los ayuda a recuperar lesiones” Para Katrin Amunts especialista en cartografía cerebral  “el cerebro es el sistema más apasionante y complejo que se pueda estudiar”.

 

Desde 2016, Katrin Amunts también ha sido la directora científica del monumental Human Brain Project (Proyecto Cerebro Humano (HBP, por sus siglas en inglés), uno de los mayores desafíos científicos nunca financiados por la Unión Europea, concluido tras una década el pasado septiembre. Han logrado crear mediante supercomputadores modelos virtuales capaces de simular la actividad cerebral para mejorar el tratamiento de la epilepsia, de las enfermedades neurodegenerativas, de la esquizofrenia o la ceguera.

 

En esta fusión creada entre la neurociencia y la tecnología en han colaborado 155 instituciones de 19 países y producido más de 3000 publicaciones científicas, avances en inteligencia artificial, el atlas digital tridimensional más detallado de este órgano y una infraestructura de investigación digital denominada EBRAINS, que seguirá disponible para todos los investigadores del planeta.

 

El HBP ha buscado contribuir a una comprensión más profunda del cerebro humano con una investigación basada en las TIC (tecnologías de la información y la comunicación) y trasladarla a la medicina, las nuevas tecnologías y la informática. Lo hemos hecho mediante EBRAINS, que consta de numerosas herramientas, como el atlas virtual, y dispone de miles de datos diferentes de nuestro cerebro y del de otros animales. Permite desarrollar simulaciones a nivel molecular, celular, de redes neuronales o de todo el cerebro y ejecutar análisis en superordenadores o en dispositivos de computación neuromórfica.

 

Funcionamiento del atlas del cerebro y el Cerebro Virtual (The Virtual Brain); es como Google Maps, pero para el cerebro. Hay mapas muy diferentes, sobre la composición molecular o celular, sobre la conectividad neuronal y podemos combinarlos e ir de lo micro a lo macro. El atlas del HBP contiene más de 200 zonas definidas microestructuralmente, más que ningún otro atlas del mundo. Es tan preciso, que capta las variaciones de las áreas cerebrales entre sujetos, la llamada variabilidad interindividual, que es fundamental para tratar pacientes.

 

Por su parte, el Cerebro Virtual es una plataforma neuroinformática que permite desarrollar modelos digitales personalizados con fines clínicos. Se usa para planificar la cirugía de la epilepsia o mejorar la localización de electrodos que permitan la estimulación cerebral profunda en el Parkinson cuando los fármacos ya no son eficaces. Mediante simulaciones a nivel molecular se están identificando fármacos más potentes para las enfermedades neurodegenerativas. También avances en los trastornos de la consciencia, como el coma. Conocer su profundidad tiene consecuencias para la terapia y para los familiares.

 

Nuestros cerebros son muy distintos a todos los niveles. Del microscópico, al celular, hasta el cerebro en su conjunto. Por eso el atlas se basa en mapas microestructurales de 10 cerebros humanos diferentes, cinco masculinos y cinco femeninos. Existen mapas probabilísticos, muestran la probabilidad con la que se puede encontrar determinada área cerebral en cierta posición combinando neuroimágenes o datos fisiológicos de un paciente con la información del atlas.

 

Las similitudes entre los cerebros de mujeres y de hombres son mayores, pero hay diferencias específicas de género. A nivel funcional, existen diferencias en el lenguaje. A nivel estructural, las hay en el córtex visual o en las áreas relacionadas con el lenguaje. Pero como tenemos esa amplia variabilidad interindividual, es difícil comprender el significado funcional de una sutil diferencia estructural. Las mediciones de inteligencia no difieren entre mujeres y hombres, podría haber diferentes estrategias que la evolución ha elegido para lograr cierto objetivo. Son diferentes, pero eso no está necesariamente relacionado con una ventaja o una desventaja.

Katrin Amunts, la neurocientifica directora del Human Brain Project nos dice: existe un desequilibrio entre hombres y mujeres en puestos directivos y uno de mis objetivos desde el principio fue cambiar esa situación. Para un proyecto tan grande hemos desarrollado actividades de concienciación y convocatorias o conferencias equilibradas en cuanto al género. Como investigadora, tenía un interés particular en apoyar el equilibrio de género porque, además de una dimensión social también tiene una dimensión científica y consecuencias directas para la medicina... Hemos conseguido bastante, pero no podemos darnos por satisfechos.

 

Me interesa cómo se organiza el cerebro en áreas y en estos diez años hemos aprendido que está mucho más fragmentado de lo que creíamos… Un ejemplo es el área de Broca, responsable del lenguaje. La conocemos desde hace 160 años y siempre se supuso que se subdividía en dos áreas, la 44 y la 45. Ahora sabemos que toda la región tiene más de una docena de áreas y que hay un montón por encima, y otro montón por debajo.

 

Todavía hoy, muchas investigaciones se centran en un aspecto de esa organización, pero es necesario tender un puente entre esas diferentes escalas, lo que es más factible con EBRAINS. Sin digitalización no podemos abordar esta complejidad, necesitamos superordenadores, ordenadores mórficos y ordenadores cuánticos. Hay muchos progresos y sinergias entre la neurociencia, la informática y la tecnología. Hay distintas formas de restaurar la función. Se pueden formar nuevas neuronas, pero en el cerebro humano esto sólo se demuestra en algunas regiones, como el hipocampo. También es difícil de demostrar, la verdad.

 

Sabemos que es posible aumentar la eficacia de la transmisión sináptica entre neuronas. También que el cerebro tiene muchas formas paralelas de conectar regiones cerebrales entre sí, es muy redundante, lo que nos ayuda a resolver la misma cuestión mediante otras redes neuronales. Así, restaurar funciones y capacidades es el logro del cerebro como órgano, como sistema.

 

Hay 86.000 millones de neuronas y cada una tiene diez mil sinapsis, al menos en el córtex. Luego tenemos dos o tres millones de kilómetros de axones y dendritas. No es una sola célula la que proyecta a otra célula que ejecuta una función, siempre hay grupos y racimos de células. Y estos grupos forman redes. Percibimos la conectividad también como un sistema jerárquico. Tenemos redes de redes de redes. Simplemente, hay mucha flexibilidad.

 

Dra Amunts…¿Puede poner un ejemplo? En un experimento pedí citar nombres de flores cada dos segundos. Hay diferentes maneras de hacerlo: diciendo lo primero que te viene a la mente, de forma alfabética o yendo al jardín y contando las que ves. Son estrategias diferentes de responder a una pregunta semántica simple que utilizan redes diferentes para cumplir la misma función cognitiva. También respecto a las diferencias de género y la navegación espacial. Las mujeres se orientan más mediante puntos de referencia: “cuando veas la casa amarilla, gira a la derecha hasta llegar a la panadería”; mientras, los hombres siguen más a menudo una orientación geográfica: “ve al Este, luego gira a la derecha”. No se trata de si son mejores o no, ambas pueden ser exitosas.

 

También funciona en un infarto cerebral. Tras un ictus, la rehabilitación puede intentar activar el tejido en la zona de penumbra (periférica al infarto) para que asuma algunas responsabilidades y esto se puede aprender. Unos colegas de Lausana han desarrollado un método de estimulación para pacientes tras una parálisis por una lesión transversal completa de la médula espinal. Consiguen estimular la médula bajo la lesión para que los músculos reaccionen. Es un tipo de rehabilitación que nunca habíamos imaginado....

Maracaibo,  lunes 3 de junio del año 2024