Blue Brain Project ricostruisce il cervello per capirlo meglio

Il cervello umano è stato descritto come il sistema più complesso esistente, ma ciò non impedisce ai neuroscienziati e agli ingegneri di sognare di comprendere appieno il suo funzionamento. In effetti, alcuni di essi sono stati proposti per creare una riproduzione digitale dell'encefalo umano essere in grado di svolgere con lui indagini che sarebbero impossibili da eseguire dall'osservazione e dalla sperimentazione con un sistema nervoso reale in funzione.

Questo è esattamente l'obiettivo del Blue Brain Project, un'iniziativa incredibilmente ambiziosa lanciata nel 2005, guidata da IBM e un'università svizzera (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, o EPFL).

Cosa è stato fatto finora in IBM

Per più di dieci anni, il Progetto Blue Brain Sta costruendo un modello di computer che contiene informazioni sulla struttura e il funzionamento di una piccola parte del cervello di un topo. Questa ricostruzione digitale, che oggi corrisponde a poco più di un terzo di un millimetro cubo di tessuto, mira a riprodurre fedelmente il modo in cui le cellule nervose si connettono e si attivano a vicenda, e persino come il fatto che questi schemi di attivazione facciano cambiare il cervello fisicamente nel tempo a causa della plasticità cerebrale.

Oltre a coprire molte altre aree del cervello, il progetto Blue Brain deve fare il salto qualitativo che comporta la ricostruzione digitale del cervello di un topo per fare lo stesso con il cervello umano, molto più grande e più complesso.

Per che cosa potrebbe essere usato questo cervello digitale??

L'obiettivo del Blue Brain Project è, in definitiva, creare un modello di computer con il quale si possa predire in una certa misura il modo in cui verrà attivata un'area di tessuto neuronale se viene stimolata in un certo modo. Cioè, si intende creare uno strumento che permetta di verificare l'ipotesi e provare a ripetere più volte tutti i tipi di esperimenti eseguiti con cervelli reali per vedere se i risultati ottenuti sono solidi e non il risultato del caso.

Il potenziale di questo progetto potrebbe essere enorme, secondo i suoi promotori, poiché l'esistenza di una ricostruzione digitale di grandi estensioni di neuroni permetterebbe di ottenere un "manichino di prova" in cui sperimentare tutti i tipi di situazioni e variabili differenti che potrebbero influenzare il modo in cui in cui vengono attivate le cellule nervose di un cervello umano.

Con questo modello potremmo, ad esempio, studiare come funzionano tutti i tipi di processi cognitivi, come il nostro modo di evocare memorie o immaginare piani d'azione, e possiamo anche prevedere quale tipo di sintomi produrrebbe un danno in certe aree del corteccia cerebrale Ma, in più, potrebbe servire a risolvere uno dei grandi misteri del cervello umano: come nasce la coscienza, l'esperienza soggettiva di ciò che viviamo.

Studiare la coscienza

L'idea che la coscienza provenga dal lavoro coordinato di grandi reti di neuroni distribuiti nel cervello, invece di dipendere da una struttura ben definita e nascosta da qualche parte del sistema nervoso centrale, è in ottima salute. Questo fa credere molti neuroscienziati Per capire qual è la natura della coscienza, l'importante è guardare gli schemi di attivazione sincronizzata di molte migliaia di neuroni contemporaneamente, e non tanto studiare separatamente le strutture anatomiche del cervello.

Il progetto Blue Brain ci consentirebbe di osservare e intervenire in tempo reale sui pattern di attivazione di molte reti neurali, qualcosa che può essere fatto solo in modo molto limitato con il cervello reale e vedere, ad esempio, quali cambiamenti si verificano quando qualcuno passa dall'essere sveglio al sonno senza sognare, e cosa succede quando la coscienza ritorna sotto forma di sogni durante la fase REM.

Gli svantaggi del Blue Brain Project

Si stima che un cervello umano contenga circa cento miliardi di neuroni. A questo dobbiamo aggiungere che il funzionamento del sistema nervoso è spiegato più da come i neuroni interagiscono tra loro che dalla loro quantità, che può variare notevolmente senza influenzare il funzionamento complessivo del cervello, e quindi le relative sono le migliaia di connessioni sinaptiche che ogni neurone può stabilire con l'altro. In ogni connessione sinaptica tra due neuroni, inoltre, ci sono milioni di neurotrasmettitori che vengono rilasciati continuamente. Ciò significa che ricreare fedelmente un cervello umano è un compito impossibile, indipendentemente dal numero di anni dedicati a questa azienda.

I creatori del Blue Brain Project devono compensare queste carenze semplificando il funzionamento del loro cervello digitale. Quello che fanno, fondamentalmente, è studiare il funzionamento di una piccola parte del cervello di diversi ratti (informazioni raccolte nell'arco di vent'anni) e "condensare" queste informazioni per sviluppare un algoritmo fatto per predire i pattern di attivazione di queste cellule nervose. Una volta fatto questo con un gruppo di 1.000 neuroni, i ricercatori hanno riutilizzato questo algoritmo per ricreare 31.000 neuroni attivando allo stesso modo.

Il fatto che sia stato semplificato così tanto nella costruzione di questo modello provvisorio e che stia per fare lo stesso con il cervello umano che si vuole ricreare ha fatto sorgere molte voci contro questo progetto così costoso e di lento sviluppo. Alcuni neuroscienziati ritengono che l'idea di ricreare un cervello in modo digitale sia assurda, poiché il sistema nervoso non funziona con un linguaggio binario o con un linguaggio di programmazione predefinito. Altri dicono semplicemente che i costi sono troppo alti per le prestazioni che possono essere attirate dal progetto. Il tempo dirà se l'iniziativa del progetto Blue Brain dà i frutti che ci si aspettava da essa.