Proyecto Cerebro Azul

El Proyecto Cerebro Azul fue una iniciativa suiza de investigación cerebral cuyo objetivo era crear una reconstrucción digital del cerebro del ratón. El proyecto fue fundado en mayo de 2005 por el Instituto Cerebro-Mente de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) en Suiza y finalizó en diciembre de 2024. Su misión era utilizar reconstrucciones y simulaciones digitales del cerebro de los mamíferos, con gran detalle biológico , para identificar los principios fundamentales de la estructura y la función cerebral.

El proyecto fue dirigido por el director fundador Henry Markram —quien también lanzó el Proyecto Europeo del Cerebro Humano— y fue codirigido por Felix Schürmann, Adriana Salvatore y Sean Hill . Utilizando una supercomputadora Blue Gene que ejecutaba NEURON de Michael Hines , la simulación involucró un modelo biológicamente realista de neuronas ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} y un conectoma modelo reconstruido empíricamente .

Hubo varias colaboraciones, entre ellas la Cajal Blue Brain , coordinada por el Centro de Supercomputación y Visualización de Madrid (CeSViMa), y otras gestionadas por universidades y laboratorios independientes.

En 2006, el proyecto creó su primer modelo de una columna neocortical con neuronas simplificadas. ^{[ 4 ]} En noviembre de 2007, completó un modelo inicial de la columna neocortical de la rata . Esto marcó el final de la primera fase, que proporcionó un proceso basado en datos para crear, validar e investigar la columna neocortical. ^{[ 5 ] [ 4 ] [ 6 ]}

Algunos investigadores consideran que las columnas neocorticales son las unidades funcionales más pequeñas de la neocorteza , ^{[ 7 ] [ 8 ]} y se cree que son responsables de funciones superiores como el pensamiento consciente . En los humanos, cada columna tiene aproximadamente 2 mm (0,079 pulg) de longitud, un diámetro de 0,5 mm (0,020 pulg) y contiene alrededor de 60 000 neuronas. Las columnas neocorticales de la rata son muy similares en estructura, pero contienen solo 10 000 neuronas y ^10⁸ sinapsis .    

En 2009, Henry Markram afirmó que "se puede construir un cerebro humano artificial detallado y funcional en los próximos 10 años". ^{[ 9 ]} Concibió el Proyecto Cerebro Humano , al que contribuyó el Proyecto Cerebro Azul, ^{[ 4 ]} y que fue financiado en 2013 por la Unión Europea con hasta 1300 millones de dólares. ^{[ 10 ]}

En 2015, el proyecto simuló parte del cerebro de una rata con 30 000 neuronas. ^{[ 11 ]} También en 2015, científicos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) desarrollaron un modelo cuantitativo de la relación previamente desconocida entre las neuronas y los astrocitos . Este modelo describe la gestión energética del cerebro a través de la función de la unidad neuroglial vascular (NGV). La capa adicional de neuronas y células gliales se está añadiendo a los modelos del Proyecto Blue Brain para mejorar la funcionalidad del sistema. ^{[ 12 ]}

En 2017, el Proyecto Blue Brain descubrió que los grupos neuronales se conectaban entre sí en hasta once dimensiones. El director del proyecto sugirió que la dificultad para comprender el cerebro se debe en parte a que las matemáticas que se suelen aplicar para estudiar las redes neuronales no pueden detectar tantas dimensiones. El Proyecto Blue Brain logró modelar estas redes utilizando topología algebraica . ^{[ 13 ]}

En 2018, Blue Brain Project publicó su primer atlas digital 3D de células cerebrales ^{[ 14 ]} que, según ScienceDaily , es como "pasar de mapas dibujados a mano a Google Earth", proporcionando información sobre los principales tipos de células, números y posiciones en 737 regiones del cerebro. ^{[ 15 ]}

En 2019, Idan Segev , uno de los neurocientíficos computacionales que trabajaban en el Proyecto Blue Brain, dio una charla titulada: «El cerebro en la computadora: ¿qué aprendí al simular el cerebro?». En su charla, mencionó que la corteza cerebral del ratón estaba completa y que pronto comenzarían los experimentos de EEG virtual . También mencionó que el modelo se había vuelto demasiado pesado para las supercomputadoras que utilizaban en ese momento y que, en consecuencia, estaban explorando métodos en los que cada neurona pudiera representarse como una red neuronal artificial . ^{[ 16 ]}

En 2022, científicos del Proyecto Blue Brain utilizaron topología algebraica para crear un algoritmo, la Síntesis Neuronal Topológica, que genera un gran número de células únicas a partir de solo unos pocos ejemplos, sintetizando millones de morfologías neuronales únicas. Esto les permite replicar estados cerebrales tanto sanos como patológicos. En un artículo, Kenari et al. lograron sintetizar digitalmente morfologías dendríticas del cerebro de ratón utilizando este algoritmo. Mapearon regiones cerebrales completas a partir de tan solo unas pocas células de referencia. Dado que es de código abierto, esto permitirá modelar enfermedades cerebrales y, eventualmente, el algoritmo podría dar lugar a gemelos digitales del cerebro. ^{[ 17 ]}

El Proyecto Blue Brain ha desarrollado varios programas informáticos para reconstruir y simular el cerebro del ratón. Todas las herramientas de software mencionadas a continuación son de código abierto y están disponibles para todos en GitHub . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]}

El proyecto fue financiado principalmente por el gobierno suizo y la subvención Future and Emerging Technologies (FET) Flagship de la Comisión Europea ^{[ 33 ]} , y secundariamente por subvenciones y donaciones de particulares. La EPFL compró el ordenador Blue Gene a un precio reducido porque aún era un prototipo e IBM estaba interesada en explorar el rendimiento de las aplicaciones en la máquina. El proyecto BBP se consideró una validación del concepto de superordenador Blue Gene ^{[ 34 ]} .

• Dworschak, Manfred (7 de febrero de 2007). "Hacer crecer un cerebro en Suiza" . El Spiegel .
• Lehrer, Jonah (3 de marzo de 2008). «De repente: ¿Es posible construir un cerebro con capacidad de pensar, recordar, tomar decisiones y ser biológicamente preciso a partir de una supercomputadora?» . Seed Magazine . Archivado del original el 7 de febrero de 2009.
• Markram, H. (febrero de 2006). "El proyecto del cerebro azul" . Nature Reviews. Neuroscience . 7 (2): 153– 60. doi : 10.1038/nrn1848 . PMID 16429124. S2CID 15752137 .  
• Ray, S. (6 de junio de 2005). "IBM pretende simular un cerebro" . Forbes . Archivado del original el 8 de junio de 2005.

• Proyecto Cerebro Azul , Lausana.
• Portal Blue Brain - Espacio de conocimiento para la neurociencia.
• El proyecto Blue Brain en YouTube : una entrevista con Idan Segev.
• Proyecto Cerebro Azul de Cajal .
• Reconstruyendo la esencia de la inteligencia de los mamíferos. Conferencia de Henry Markram, 4 de marzo de 2008.
• Henry Markram: Un cerebro en una supercomputadora . Conferencia TED. Julio de 2009.