Google ayuda a los científicos de Harvard a mapear el cerebro humano

El resultado es el mapa digital, o «red neuronal», más detallado jamás creado del cerebro humano.

El jueves, Lichtman y sus socios revelaron resultados Por su labor en la prestigiosa revista Science, y también publicada en representaciones de Internet Del cerebro humano como nunca antes. Venía completo con un software que permitía a los espectadores moverse a través de un paisaje espacial microscópico tan detallado que Lichtman no podía evitar ponerse poético cuando hablaba de ello.

«Es un mundo extraño dentro de tu cabeza», dijo. «Las neuronas en sí son realmente increíblemente hermosas. No hay duda».

Es cierto que los conocimientos derivados de la pequeña muestra aún no han revelado los secretos del autismo, la esquizofrenia o la depresión. Todavía no pueden explicar los mecanismos del aprendizaje, la memoria y la personalidad humanos a nivel celular. Pero representa un primer paso importante en esta dirección y ofrece una visión tentadora del tipo de visiones que podríamos ver en las próximas décadas.

En este complejo paisaje hay estructuras extrañas, nunca antes vistas, sin libros de texto, que incluyen, en palabras de Lichtman, «fantásticamente extrañas». Neuronas que apuntan en una sola dirección, directamente opuestas entre sí. Los axones, los cables de fibra óptica de largo alcance del cerebro, cambian de líneas rectas a impares «Remolinos» Que parecen turbantes, luego se desenredan y vuelven a las líneas rectas. El propósito de Muchas de estas extrañas anomalías siguen siendo objeto de futuros estudios.

Algunos ya están generando posibles teorías que cambiarán paradigmas y que podrían revelar nuevos conocimientos fundamentales sobre el funcionamiento del cerebro. Lo más destacado, dijo Lichtman, es el descubrimiento de lo que parece ser un tipo nuevo y extremadamente raro de “superconexión” que conecta a los individuos. De neuronas a fibras axonales que transportan información y que se cruzan con el cerebro. Cada superconexión tiene una combinación de aproximadamente 50 protuberancias donde normalmente solo hay una. Lichtman plantea la hipótesis de que estas estructuras pueden ayudar a explicar cómo los hábitos aprendidos, como detenerse en un semáforo en rojo sin pensar, están grabados en la estructura física del cerebro.

«Probablemente el 99% de las conexiones entre los axones y las células cerebrales individuales son conexiones muy débiles», dice Lichtman. Pero «esas conexiones fuertes son tan fuertes que la información puede fluir de manera muy eficiente. Esta podría ser una manera de explicar el hecho de que después de aprender algo, tienes la capacidad automática de hacerlo».

El nuevo estudio es parte de una serie mucho más amplia de proyectos financiados por la Iniciativa BRAIN, un esfuerzo científico masivo lanzado por la administración Obama en 2013 para descubrir conocimientos fundamentales sobre el cerebro humano.

«Es algo muy importante», dijo Ed Lin, neurocientífico del Instituto Allen de Ciencias del Cerebro en Seattle, que no participó en el estudio. El mapeo es «una prioridad humana».

Len, que ayuda a conducir. Otro componente de la iniciativa BRAIN, Dijo que el trabajo de Lichtman podría ayudar a cambiar nuestra comprensión del cerebro humano y mejorar drásticamente nuestra capacidad para tratar enfermedades.

«Tenemos un conocimiento muy pobre de estos circuitos», dijo. “Imagínate que tu teléfono celular se rompió y no sabes nada sobre los componentes del teléfono celular o cómo están conectados entre sí, y estás tratando de arreglarlo si no entendemos cómo se conectan las cosas en absoluto. , nuestras posibilidades de poder solucionarlo son escasas.

El proyecto de Lichtman fue financiado originalmente con parte de una subvención de cinco años y 7 millones de dólares de los Institutos Nacionales de Salud, y recientemente recibió 30 millones de dólares adicionales. Más de cinco años de programa relevante de los NIH. El objetivo de la agencia federal es mejorar nuestra comprensión de las enfermedades que afectan la cognición y las emociones.

El dinero también financia otro Proyectos relacionadosse complementa con los esfuerzos de colaboración gratuitos de Google, que proporcionó la potencia computacional y la mano de obra de ingeniería necesaria para ejecutar el proyecto.

Después de colorear, cortar y fotografiar la muestra del cerebro humano En Lichtmann laboratorioLos ingenieros de Google aplicaron el aprendizaje automático para volver a conectar esos chips y aplicaron colores para que los cables fueran visibles a simple vista.

El alcance del desafío de recrear esa muestra de 1 milímetro cúbico Del cerebro humano En formato digital era tan grande que el esfuerzo por seguir obteniendo imágenes de un cerebro humano completo tendría que esperar. imagen precisa de Todo el cerebro humano está en Esta escala, afirma Lichtman, equivaldría aproximadamente a la cantidad de datos producidos en todo el mundo en un año.

Por eso el próximo esfuerzo será más modesto: durante los próximos cinco años, Lichtman y sus colaboradores pretenden fotografiar la primera sección de 10 milímetros cúbicos. de nosotros Cerebro de ratón. El proyecto es una prueba de concepto con el objetivo final: un cerebro de ratón completo, 50 veces más grande.

«El cerebro humano será otro factor mil veces mayor que el cerebro del ratón», afirma Lichtman. «No tenemos la capacidad de almacenar esa información».

Los beneficios de todos estos esfuerzos podrían, en última instancia, ser enormes. Google y otros esperan utilizar los resultados para mejorar su capacidad de inventar algoritmos de inteligencia artificial modelados a partir del cerebro humano.

Por su parte, Lichtman espera responder preguntas fundamentales sobre la mente humana: ¿Cómo pueden quedar impresas en nuestras cabezas las representaciones del mundo? ¿Cuáles son los fundamentos materiales del conocimiento?

El proyecto ya lo ha llevado a un territorio intelectual en el que nunca esperó entrar. Describe la experiencia de sentarse en su oficina con una nueva herramienta de “neuroglass” que le permitió maniobrar a través del paisaje visual de una red neuronal como “maravillosa”, “mágica” y “como una fantasía”. Quería hacer clic en cada celda individualmente.

Invocando los nombres de Magallanes, Amerigo Vespucci y otros exploradores famosos, Lichtman elogió la emoción del descubrimiento.

«Esto es muy similar a utilizar el Telescopio Hubble o el Telescopio James Webb», dice Lichtman. «Pero no es un telescopio, es un microscopio que nos permite mirar dentro. Ciertamente hay todo tipo de cosas que nunca antes habíamos visto. Estamos explorando terra incognita».

Puede comunicarse con Adam Piore en [email protected].