El cerebro, una carrera de fondo

Si reflexionamos sobre el hecho de que el cerebro está compuesto por aproximadamente un 80 % de agua, un 10 % de lípidos, un 8 % de proteínas y el resto por sustancias orgánicas solubles, carbohidratos y sales inorgánicas, ¿cómo es posible que con estos ingredientes se haya creado una máquina tan increíble? La neurociencia ha avanzado de un modo espectacular en las últimas décadas gracias al desarrollo de nuevos métodos y tecnologías que permiten el estudio del cerebro desde múltiples perspectivas: genética, molecular, morfológica y fisiológica.

Sin embargo, aún estamos en las primeras etapas de desentrañar algunos de los misterios que encierra, ya que el salto de una disciplina a otra es enorme y está relativamente poco explorado. Necesitamos transformar los datos en conocimiento. Por estos motivos, en los últimos años han surgido diversos proyectos a nivel mundial para abordar el estudio del cerebro de forma multidisciplinaria y colaborativa, en lugar de abordarlos de manera individual, como era común desde los tiempos de Santiago Ramón y Cajal.

Nuestro objetivo ha sido desarrollar nuevas tecnologías para acelerar el estudio del cerebro y sus enfermedades

Entre estos proyectos destacan el Blue Brain, el Human Brain Project, el Brain Initiative y el liderado por el Allen Institute for Brain Science. En este contexto, surgió en España en 2009 el proyecto Cajal Blue Brain (en colaboración con el Blue Brain) que nos ha permitido reunir un equipo multidisciplinario de más de cuarenta investigadores divididos en cuatro módulos: 1) neurociencia, 2) análisis de datos y modelos matemáticos, 3) herramientas neuroinformáticas, visualización y análisis exploratorio de datos y 4) fisiología y modelización. Nuestro objetivo principal ha sido desarrollar nuevas tecnologías de neurociencias e informáticas para acelerar el estudio del cerebro normal y sus alteraciones en diversas enfermedades.

Mapeo del cerebro humano para modelos computacionales. Imagen: Javier DeFelipe

En 2015 publicamos en la revista Cell la reconstrucción más detallada obtenida hasta la fecha de un microcircuito de la corteza cerebral. En este trabajo participamos 83 científicos de los proyectos Blue Brain, Cajal Blue Brain y otros laboratorios. Esta reconstrucción digital del circuito cortical tiene la capacidad de generar una actividad emergente y reproducir una serie de experimentos tanto in vitro como in vivo. Además, permite llevar a cabo experimentos digitales que hasta este momento eran imposibles de realizar con la experimentación animal. Conforme este modelo de circuito cortical se vuelva más preciso, iremos acortando la distancia con el funcionamiento de los circuitos corticales biológicos y entenderemos mejor cómo operan.

Todo esto genera un optimismo justificado, ya que a medida que avanzamos, las limitaciones tecnológicas disminuyen y, al mismo tiempo, la comunidad científica se organiza de manera más efectiva para abordar el estudio del cerebro. En las próximas décadas, es muy probable que nuestro conocimiento sobre la estructura y función del cerebro supere considerablemente el nivel actual.

[Mauricio Sotelo, resonantes sueños en mi cabeza]

Esto nos permitirá comprender mucho mejor aspectos fundamentales, como las alteraciones que ocurren en el cerebro en diversas enfermedades, el proceso de formación, desarrollo y envejecimiento del cerebro, así como los mecanismos que subyacen al aprendizaje y al mejoramiento de nuestras capacidades intelectuales. Se ha explorado incluso de forma científica la posibilidad de crear un cerebro artificial y simular de manera realista el funcionamiento del cerebro humano, lo que podría conducir a la creación de máquinas pensantes e incluso sintientes. Esta posibilidad está cada vez más al alcance gracias a la influencia de diversas ramas de las ciencias de la computación en el estudio del cerebro.