Las computadoras espían el cerebro

Las computadoras espían el cerebro



Se abre una puerta para comprender los entresijos de la mente. William Anderson, científico, habló en Quito, sobre los avances en estas investigaciones.


Redacción Tecnología


Para conocer lo que ocurre en el cerebro no es suficiente un ejército de neurólogos. Aunque el aporte de estos especialistas es imprescindible, su trabajo depende también de las computadoras.


El potencial de la informática, abre nuevas posibilidades a los especialistas de comprender el universo neuronal y revelar sus misterios. Los primeros intentos para diseñar modelos neuronales artificiales se formularon hace 40 años, pero en esa época no existían los recursos tecnológicos para realizar simulaciones.


Una de las mayores dificultades para efectuar esta tarea radica en la complejidad de los tejidos cerebrales. Por eso, realizar un modelo confiable de un sistema así, demanda el uso de una enorme capacidad de memoria informática. Hoy, las supercomputadoras cumplen con este requisito y dejan abierta esta posibilidad.


El caso más claro en este sentido es el proyecto Cerebro Azul ‘Blue Brain’, en el que participan Suiza y Estados Unidos.


Los científicos que participan en este programa, emplean una máquina dotada con 8 000 procesadores que trabajan en paralelo para simular la forma en que las neuronas intercambian información en tiempo real.


El laboratorio del estadounidense William Anderson, físico y neurocirujano, también recurre a estas máquinas para simular distintos procesos cerebrales.


Para efectuar las representaciones virtuales, su equipo examina la actividad eléctrica en cada neurona e intenta descifrar el lenguaje que estas emplean para comunicarse entre sí.


Los resultados que obtienen son ingresados a la computadora, una herramienta útil para recrear algunas interacciones electroquímicas que ocurren a una velocidad de vértigo en el cerebro de los seres humanos. Comprender cómo estos circuitos funcionan es crucial para tratar enfermedades como el parkinson, alzheimer, autismo, epilepsia y otros.


El proyecto de Anderson, quien dictó una conferencia en el Congreso de Neurociencias, organizado, la semana anterior, por el Hospital Metropolitano, es uno de los más reconocidos en EE.UU.


Una de las interrogantes que este académico trata de resolver es cómo el campo eléctrico afecta a las neuronas. Para lograr su propósito, el laboratorio que dirige, en el Hospital de Johns Hopkins, en Baltimore, efectúa simulaciones cerebrales en escala de los milímetros cuadrados, donde funcionan miles de neuronas.


Su grupo realiza ensayos para detectar las regiones del cerebro que están relacionadas con las convulsiones. De este modo, con la ayuda de diversas técnicas, pueden activarlas o detenerlas al aplicar electricidad a ciertas zonas cerebrales. “Diseñamos un aparato capaz de detectar el momento en el cual sucede una convulsión. Este dispositivo provoca una estimulación eléctrica al cerebro antes de que esta tenga lugar”.


Esta tecnología solo es aplicada en pacientes que tienen convulsiones de difícil tratamiento.


Para que esta técnica tenga éxito, colocan electrodos, mediante un proceso quirúrgico, sobre la superficie ósea del paciente y determinan qué regiones se activan cuando hay una convulsión.


Lo interesante es la posibilidad de incorporar la estimulación eléctrica dentro de diferentes programas informáticos, pero también es factible examinar las células con la ayuda del ‘software’.


Al referirse a esta área, el neurocirujano, Carlos Barzallo, quien también participó en este congreso, apunta que existen dos métodos para efectuar estos estudios.


El invasivo, por ejemplo, consiste en colocar una malla de electrodos sobre la superficie del cerebro que posee entre seis a 30 puntos de contacto. Cada uno de ellos puede ser estimulado de forma individual, mediante microdescargas. Los neurólogos pueden determinar que el punto 10 está exactamente sobre el cortocircuito donde se producirá una crisis epiléptica.


Con un modelo del cerebro y un buen programa informático, los científicos disponen de un laboratorio virtual para desarrollar varios ensayos ante diferentes estímulos y situaciones.


Eduardo Arízaga, neurólogo y catedrático, coincide con Barzallo al indicar que la tecnología permite colocar electrodos directamente sobre diferentes áreas de la corteza cerebral y conocer donde surge el foco de la descarga eléctrica anormal.


“Los modelos obtenidos por la computadora remedan diversos procesos que ocurren en este órgano eléctrico llamado cerebro. La capacidad de procesamiento de estos equipos es asombrosa y eso les permite procesar millones de datos al mismo tiempo”.


Durante algunos miles de años, los investigadores han conseguido acumular conocimientos sobre la estructura del cerebro.


Por este motivo, señala Anderson, ya llegó el momento de ponerlos a prueba en simulaciones por computadora. “Este cerebro artificial, producto de la informática, nos ayuda a revelar nuevos secretos sobre nuestra mente ”.


Los avances


El cerebro tiene de millones y millones de neuronas conectadas entre sí. Por esta razón una simulación informática completa de este órgano resulta, por el momento, imposible. Sin embargo, hay algunos proyectos están orientados a abarca rmás áreas cerebrales.


Las supercomputadorasen la actualidad concentran tanto poder de procesamiento que pueden realizar 22,8 billones de operaciones por segundo,en términos informáticos es alrededor de 22,8 teraflops. Hace seis años ninguna computadora era capaz de procesar más de un teraflop.


Hoy en día también hay algunas investigaciones orientadas a indagar sobre aspectos de la memoria humana. Gracias a la potencia de miles de procesadores, hoy es posible realizar simulaciones más acertadas.


Una de las máquinas más reconocidas en estos estudios es Blue Gene. Esta fue utilizada por el proyecto Cerebro Azul, en el que participan científicos suizos y estadounidenses.


De acuerdo con un estudio, publicado en la revista Nature, las neuronas actúan en la práctica como células pensantes. Cada neurona puede tener aproximadamente 1 000 sinapsis o contactos con otras neuronas y puede haber billones de sinapsis.




William Anderson, científico, habló en Quito sobre una puerta para comprender los entresijos de la mente. Foto:EL COMERCIO



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