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Blue Brain Project: reconstruindo o cérebro para entender melhor

Blue Brain Project: reconstruindo o cérebro para entender melhor

Novembro 28, 2021

O cérebro humano tem sido descrito como o sistema mais complexo que existe, mas isso não impede que neurocientistas e engenheiros sonhem em compreender completamente sua operação. De fato, alguns deles foram propostos para criar uma reprodução digital do encéfalo humano para poder levar a cabo com ele investigações que seriam impossíveis levar a cabo da observação e experimentação com um sistema nervoso real em operação.

Este é exatamente o objetivo do Blue Brain Project, uma iniciativa incrivelmente ambiciosa que foi lançada em 2005, promovida pela IBM e uma universidade suíça (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, ou EPFL).


O que foi feito até agora na IBM

Por mais de dez anos, o Blue Brain Project Ele tem construído um modelo de computador que contém informações sobre a estrutura e o funcionamento de uma pequena parte do cérebro de um rato. Esta reconstrução digital, que hoje corresponde a pouco mais de um terço de um milímetro cúbico de tecido, visa reproduzir fielmente a maneira pela qual as células nervosas se conectam e se ativam mutuamente, e até mesmo como o fato de que esses padrões de ativação fazem com que o cérebro mude fisicamente com o tempo devido à plasticidade cerebral.


Além de cobrir muitas outras áreas do cérebro, o Blue Brain Project tem que dar o salto qualitativo que envolve ir de reconstruir digitalmente o cérebro de um rato para fazer o mesmo com o cérebro humano muito maior e mais complexo.

Para que esse cérebro digital poderia ser usado?

O objetivo do Blue Brain Project é, em suma, criar um modelo de computador com o qual você pode prever até certo ponto o modo pelo qual uma área de tecido neuronal será ativada se for estimulada de uma certa maneira . Ou seja, o que se pretende é criar uma ferramenta que permita testar hipóteses e tentar repetir várias vezes todos os tipos de experimentos realizados com cérebros reais para ver se os resultados obtidos são sólidos e não o resultado do acaso.

O potencial deste projeto poderia ser enorme, segundo seus promotores, já que a existência de uma reconstrução digital de grandes extensões de neurônios permitiria obter um "manequim de teste" no qual se experimentaria todo tipo de situações e variáveis ​​diferentes que afetariam a maneira em que as células nervosas de um cérebro humano são ativadas.


Com esse modelo, poderíamos, por exemplo, estudar como todos os tipos de processos cognitivos funcionam, tais como nossa maneira de evocar memórias ou imaginar planos de ação, e também poderíamos prever que tipo de sintomas produziria uma lesão em certas áreas do processo. córtex cerebral Mas, além disso, poderia servir para resolver um dos grandes mistérios do cérebro humano: como surge a consciência, a experiência subjetiva do que vivemos.

Estudando a consciência

A ideia de que a consciência surge do trabalho coordenado de grandes redes de neurônios distribuídos ao longo do cérebro, em vez de depender de uma estrutura bem definida e escondida por alguma parte do sistema nervoso central, está em muito boa saúde. Isso faz com que muitos neurocientistas acreditem que Para entender o que é a natureza da consciência, o importante é observar os padrões de ativação sincronizada de muitos milhares de neurônios de uma só vez. , e não tanto estudar estruturas anatômicas do cérebro separadamente.

O Blue Brain Project nos permitiria observar e intervir em tempo real sobre os padrões de ativação de muitas redes neurais , que só pode ser feito de maneira muito limitada com cérebros reais, e ver, por exemplo, quais mudanças ocorrem quando alguém passa de desperto para dormir sem sonhar, e o que acontece quando a consciência retorna na forma de sonhos durante a fase REM.

As desvantagens do Blue Brain Project

Estima-se que um cérebro humano contém cerca de cem bilhões de neurônios. A isto devemos acrescentar que o funcionamento do sistema nervoso é explicado mais pela forma como os neurônios interagem uns com os outros do que por sua quantidade, que pode variar muito sem afetar o funcionamento geral do cérebro e, portanto, os relevantes são os milhares de conexões sinápticas que cada neurônio pode estabelecer com os outros. Em cada conexão sináptica entre dois neurônios, além disso, existem milhões de neurotransmissores que são liberados continuamente . Isso significa que recriar fielmente um cérebro humano é uma tarefa impossível, independentemente do número de anos dedicados a essa empresa.

Os criadores do Blue Brain Project têm que compensar essas deficiências simplificando o funcionamento de seu cérebro digital.O que eles fazem, fundamentalmente, é estudar o funcionamento de uma pequena parte do cérebro de vários ratos (informações coletadas ao longo de vinte anos) e "condensar" essas informações para desenvolver um algoritmo feito para prever os padrões de ativação dessas células nervosas. Feito isso com um grupo de 1.000 neurônios, os pesquisadores reutilizaram esse algoritmo para recriar 31.000 neurônios ativando da mesma maneira.

O fato de ter sido simplificado tanto na construção deste modelo provisório e de fazer o mesmo com o cérebro humano que quer recriar fez com que muitas vozes se levantassem contra esse projeto tão caro e lento de desenvolvimento. Alguns neurocientistas acreditam que a ideia de recriar um cérebro digitalmente é absurda , pois o sistema nervoso não funciona com uma linguagem binária ou com uma linguagem de programação predefinida. Outros simplesmente dizem que os custos são altos demais para o desempenho que pode ser atribuído ao projeto. O tempo dirá se a iniciativa do Projeto Blue Brain dá os frutos esperados.


The path to understanding the brain: Henry Markram at TEDxCHUV (Novembro 2021).


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