Proyecto Cerebro Humano

El Proyecto Cerebro Humano ( HBP ) fue un proyecto de investigación científica de la UE que se desarrolló durante diez años, de 2013 a 2023, con un presupuesto total de 1.000 millones de euros. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} Mediante supercomputadoras de exaescala de alto rendimiento, construyó una infraestructura que permitió a los investigadores avanzar en el conocimiento en los campos de la neurociencia , la informática y la medicina relacionada con el cerebro. ^{[ 5 ]} Su sucesor fue el proyecto Infraestructuras Europeas de Investigación Cerebral (EBRAINS). ^{[ 6 ]}

El proyecto, que comenzó el 1 de octubre de 2013, fue un proyecto emblemático de Tecnologías Futuras y Emergentes de la Comisión Europea . El HBP fue coordinado por la École Polytechnique Fédérale de Lausanne y financiado en gran parte por la Unión Europea . ^{[ 7 ]} La oficina de coordinación del proyecto estaba en Ginebra , Suiza . ^{[ 8 ]}

Las investigaciones revisadas por pares revelan que el foro de discusión público (el foro del Proyecto Cerebro Humano) se utilizó activamente y demostró resiliencia durante la pandemia de COVID-19 . ^{[ 9 ]} El foro del HBP se ha utilizado con mayor frecuencia y ha resultado útil para resolver preguntas relacionadas con problemas de programación y cuestiones cercanas a las áreas centrales del HBP.

Fundamental para el enfoque del HBP es investigar el cerebro en diferentes escalas espaciales y temporales (es decir, desde lo molecular hasta las grandes redes que subyacen a los procesos cognitivos superiores, y desde milisegundos hasta años). Para lograr este objetivo, el HBP se basa en la colaboración de científicos de diversas disciplinas, incluyendo neurociencia, filosofía e informática, para aprovechar el ciclo de datos experimentales, teorías de modelado y simulaciones. La idea es que los resultados empíricos se utilicen para desarrollar teorías, que luego impulsan el modelado y las simulaciones, lo que da como resultado predicciones que, a su vez, son verificadas por resultados empíricos. ^{[ 10 ]}

El objetivo principal del HBP es crear una infraestructura de investigación basada en las TIC para la investigación cerebral, la neurociencia cognitiva y la computación inspirada en el cerebro , que pueda ser utilizada por investigadores de todo el mundo.

El proyecto se divide en 12 subproyectos. Seis de ellos desarrollan plataformas basadas en TIC (subproyectos 5-10), que consisten en prototipos de hardware, software, bases de datos e interfaces de programación. Estas herramientas están disponibles para investigadores de todo el mundo a través del Laboratorio Colaborativo HBP . Cuatro subproyectos recopilan datos sobre neurociencia empírica y establecen fundamentos teóricos (subproyectos 1-4), y uno se encarga de la ética y la sociedad (subproyecto 12). El subproyecto 11 coordina el proyecto.

• SP1 Organización del cerebro del ratón: Comprender la estructura del cerebro del ratón y sus funciones eléctricas y químicas.
• SP2 Organización del cerebro humano: Comprender la estructura del cerebro humano y sus funciones eléctricas y químicas.
• Sistemas SP3 y neurociencia cognitiva: comprender cómo el cerebro realiza sus actividades funcionales cognitivas y a nivel de sistemas.
• SP4 Neurociencia Teórica: Derivación de modelos matemáticos de alto nivel para sintetizar conclusiones a partir de datos de investigación.
• Plataforma de Neuroinformática SP5 : Recopilación, organización y disponibilidad de datos cerebrales
• Plataforma de simulación cerebral SP6 : Desarrollo de reconstrucciones de tejido cerebral basadas en datos y capacidades de simulación para explorar dichas reconstrucciones.
• Plataforma de computación y análisis de alto rendimiento SP7 : Proporciona la capacidad TIC para mapear el cerebro con un detalle sin precedentes, construir modelos complejos, ejecutar grandes simulaciones y analizar grandes volúmenes de datos.
• Plataforma de Informática Médica SP8 : Desarrollo de la infraestructura para compartir datos hospitalarios y de investigación médica con el fin de comprender los grupos de enfermedades y sus respectivas características distintivas.
• Plataforma de computación neuromórfica SP9 : Desarrollo y aplicación de tecnología informática inspirada en el cerebro.
• Plataforma de neurorrobótica SP10 : Desarrollo de robots y entornos virtuales y reales para la prueba de simulaciones cerebrales.
• SP11 Gestión y coordinación: Coordinación general del proyecto
• SP12 Ética y Sociedad: Explorando el impacto ético y social del trabajo de HBP

El HBP está coordinado por la École Polytechnique Fédérale de Lausanne e involucra a investigadores de más de 117 instituciones asociadas en 19 países de toda Europa. ^{[ 5 ]} Entre las instituciones asociadas más destacadas se encuentran la Universidad de Heidelberg , el Forschungszentrum Jülich y el Hospital Universitario de Lausana .

La dirección científica corre a cargo de representantes de cada uno de los subproyectos del HBP, que conforman el Consejo de Ciencia e Infraestructura (CCI). Katrin Amunts, del Centro de Investigación Jülich, preside el CCI. Alois Knoll, de la Universidad Técnica de Múnich, es vicepresidente del CCI para el área de software. La Dirección General coordina el trabajo diario del HBP y está liderada por Andreas Mortensen, de la EPFL.

El HBP está financiado por la Dirección General de Redes de Comunicación, Contenido y Tecnología (DG CONNECT) de la Comisión Europea en el marco del FP7 , un programa de financiación de la investigación e innovación de la UE. Fue uno de los dos primeros proyectos emblemáticos de Tecnologías Emergentes del Futuro (FET).

El proyecto se divide en cinco fases, cada una con financiación independiente. La convocatoria de financiación para la fase inicial de dos años y medio del proyecto, denominada «Fase de Impulso» (Ramp-Up Phase), con un presupuesto de 54 millones de euros, se cerró en noviembre de 2013 y los resultados se anunciaron en marzo de 2014. Veintidós proyectos de treinta y dos organizaciones fueron seleccionados para la financiación inicial de 8,3 millones de euros. ^{[ 11 ]} La fase de impulso finalizó el 31 de marzo de 2016. La financiación se reevalúa cada dos años mediante Acuerdos de Subvención Específicos (SGA); el primero de ellos comenzó en abril de 2016 (finalizó en abril de 2018), y el segundo, con una financiación total de la UE de 88 millones de euros, comenzó en abril de 2018 (finalizó en marzo de 2020). Los costes totales del HBP se estiman en 1.019 millones de euros, de los cuales 500 millones serán aportados por la Comisión Europea, 500 millones por organizaciones nacionales, públicas y privadas, y 19 millones por los socios de la fase de aceleración del proyecto principal. ^{[ 5 ]}

Uno de los principales obstáculos del proyecto es la naturaleza asistemática de la información recopilada en investigaciones cerebrales previas. Los datos de investigación neurológica varían según los esquemas de organización biológica, las especies estudiadas y las etapas de desarrollo , lo que dificulta su uso colectivo para replicar el cerebro en un modelo que actúe como un sistema único. ^{[ 12 ]}

Otros obstáculos incluyen problemas de ingeniería relacionados con el consumo de energía , la memoria y el almacenamiento . ^{[ 13 ]} Por ejemplo, las representaciones detalladas de neuronas son computacionalmente muy costosas , ^{[ 14 ] [ 15 ]} y la simulación del cerebro completo está a la vanguardia de nuestra capacidad computacional. ^{[ 16 ]}

Las tecnologías generadas por el HBP y otros proyectos similares ofrecen diversas posibilidades para otros campos de investigación. Por ejemplo, un modelo cerebral puede utilizarse para investigar las características de las enfermedades en el cerebro y el impacto de ciertos fármacos , lo que permite desarrollar mejores métodos de diagnóstico y tratamiento. En última instancia, es probable que estas tecnologías conduzcan a opciones médicas más avanzadas disponibles para los pacientes a un menor coste. ^{[ 12 ]}

Además, la simulación detallada del cerebro requiere una potencia de cálculo considerable , lo que ha impulsado el desarrollo de la supercomputación y de técnicas de computación energéticamente eficientes inspiradas en el cerebro. Los avances computacionales pueden extenderse a áreas como la minería de datos , las telecomunicaciones, los electrodomésticos y otros usos industriales. ^{[ 12 ]}

También se consideran las consecuencias éticas a largo plazo del Proyecto. El Proyecto se rige por una política de Investigación e Innovación Responsables, y su Comité Asesor de Ética se encarga de supervisar el uso de voluntarios humanos, animales de experimentación y los datos recopilados. El Laboratorio de Prospectiva del Programa de Ética y Sociedad del HBP investiga las implicaciones para la sociedad, la industria y la economía europeas. ^{[ 17 ]}

El 7 de julio de 2015, 154 investigadores europeos (750 firmas al 3 de septiembre de 2014) enviaron una carta abierta a la Comisión Europea ^{[ 2 ]} quejándose del enfoque excesivamente limitado del HBP y amenazando con boicotearlo. ^{[ 18 ]} El centro de esta controversia fue una disputa interna sobre la financiación de los científicos cognitivos que estudian las funciones cerebrales de alto nivel, como el pensamiento y el comportamiento. Sin embargo, el HBP afirmó que "no hay duda de que la cognición y el comportamiento son vitales para el HBP", explicando que la investigación en neurociencia cognitiva se había reorientado dentro del proyecto para permitir que el proyecto central se centrara en la construcción de las plataformas. Además, la carta abierta instaba a la CE a "reasignar los fondos actualmente destinados al núcleo del HBP y a los proyectos asociados a una financiación más amplia orientada a la neurociencia para cumplir con los objetivos originales del HBP: comprender la función cerebral y su efecto en la sociedad". En su respuesta, el HBP afirmó que «si bien la investigación en neurociencia genera una gran cantidad de datos valiosos, actualmente no existe tecnología para compartir, organizar, analizar o integrar esta información, más allá de artículos e incluso bases de datos. El HBP proporcionará la capa crítica que falta para avanzar hacia una reconstrucción y simulación multinivel del cerebro». Añadió que «la neurociencia cognitiva y conductual se convertirá en el componente más significativo de la neurociencia en el HBP a lo largo del proyecto. Sin embargo, para que esto suceda, primero deben estar disponibles las plataformas». ^{[ 19 ]}

Peter Dayan , director de neurociencia computacional en el University College London , argumentó que el objetivo de una simulación a gran escala del cerebro es radicalmente prematuro, ^{[ 20 ]} y Geoffrey Hinton dijo que "el verdadero problema con ese proyecto es que no tienen ni idea de cómo hacer que un sistema tan grande aprenda". ^{[ 21 ]} Robert Epstein planteó preocupaciones similares sobre la metodología del proyecto . ^{[ 22 ]}

El HBP ha declarado que sus miembros comparten la incertidumbre que rodea a la simulación a gran escala, pero que «reconstruir y simular el cerebro humano es una visión, un objetivo; los beneficios provendrán de la tecnología necesaria para lograrlo. Esa tecnología, desarrollada por el HBP, beneficiará a toda la neurociencia, así como a campos relacionados». ^{[ 19 ]}

En 2015, el proyecto se sometió a un proceso de revisión y el comité ejecutivo de tres miembros, liderado por Henry Markram , fue disuelto ^{[ 3 ] [ 23 ] [ 24 ]} y reemplazado por una junta directiva de 22 miembros. ^{[ 25 ]}

Según un artículo de 2019, «En 2013, la Comisión Europea otorgó a su iniciativa —el Proyecto Cerebro Humano (HBP)— una asombrosa subvención de 1.000 millones de euros (equivalente a unos 1.420 millones de dólares en aquel momento)... Las personas con las que contacté tuvieron dificultades para nombrar una contribución importante que el HBP haya realizado en la última década». ^{[ 26 ]} Otro artículo concluyó que «En última instancia, el megaproyecto sí creó comunidades de científicos centradas en algunos objetivos comunes, afirma. «Ese es un legado perdurable». ^{[ 3 ]}

La Infraestructura Europea de Investigación Cerebral ( EBRAINS ) es una infraestructura de investigación creada a través del HBP «que reúne una amplia gama de datos y herramientas para la investigación relacionada con el cerebro». ^{[ 27 ]} EBRAINS consta de un conjunto de iniciativas de infraestructura (como atlas cerebrales), ^{[ 28 ]} herramientas y servicios (como el paquete de software sPyNNaker para el hardware SpiNNaker ), ^{[ 29 ]} y proyectos comunitarios. Es una asociación internacional sin ánimo de lucro con sede en Bruselas , Bélgica, y miembro de la asociación European Open Science Cloud .

• Sitio web oficial
• Neurorrobótica HBP