Tres grandes desafíos para la ciencia del cerebro que se pueden resolver en 10 años

Uno de los grandes retos científicos es entender el cerebro humano. Los equipos de investigación de todo el mundo están recopilando datos a una velocidad vertiginosa sobre todo, desde el conectoma del cerebro y la forma en que se computa hasta la naturaleza de la enfermedad cerebral y cómo se puede diagnosticar y tratar mejor.

Y, sin embargo, reunir este trabajo de una manera que produzca objetivos alcanzables sigue siendo un problema. Así que a fines de este mes, la comunidad científica internacional del cerebro se reunirá en Nueva York para determinar cómo coordinar su trabajo en importantes objetivos comunes.

Pero exactamente cuáles deberían ser estos objetivos, nadie lo sabe. Entonces, una pregunta pendiente importante es: ¿en qué grandes desafíos deberían enfocarse los científicos del cerebro?

Hoy recibimos una respuesta gracias a una sesión de intercambio de ideas realizada a principios de este año por muchos de los neurocientíficos más influyentes del mundo. Ahora han publicado sus conclusiones y dicen que han identificado tres grandes desafíos que se pueden lograr en los próximos 10 años y, por lo tanto, deberían convertirse en el foco de atención de la comunidad global de neurociencia.

El primer gran desafío busca comprender qué hace que los cerebros sean únicos. Los neurocientíficos saben desde hace mucho tiempo que la estructura del cerebro varía enormemente tanto dentro como entre especies. Las variaciones aparecen en la anatomía de los cerebros: su bioquímica y conectividad, así como en la forma en que se desarrollan y la expresión génica involucrada en este proceso.

Comprender los principios de diseño que rigen la variabilidad puede ser la clave para comprender la inteligencia y la experiencia subjetiva, así como la influencia de la variabilidad en la salud y la función, dice el equipo de intercambio de ideas.

Entonces, el gran desafío que proponen es mapear estas variaciones en una amplia gama de especies, un ejercicio que llaman neurocartografía anatómica. Dentro de una década, esperamos haber abordado este desafío en cerebros que incluyen, entre otros, Drosophila, pez cebra, ratón y tití, y haber desarrollado herramientas para realizar análisis neurocartográficos masivos, dicen. El resultado será un 'NeuroZoo virtual' de última generación con datos completamente anotados y herramientas analíticas para el análisis y el descubrimiento.

El segundo gran desafío es descubrir cómo resuelve el cerebro los complejos problemas computacionales de la vida, como cruzar terrenos difíciles, traducir idiomas y reconocer estados emocionales. Ese es un enigma de larga data. Mientras que las computadoras más poderosas del mundo luchan con estas tareas a pesar de la potencia de procesamiento alucinante y los megavatios de potencia, el cerebro hace todo esto con poco más que un tazón de avena por día.

¿Cómo maneja esto el cerebro? Para averiguarlo, los creadores de ideas proponen estudiar cómo los diferentes componentes del cerebro trabajan juntos para orquestar un comportamiento complejo. Esto requerirá una nueva generación de experimentos para hacer esto en entornos naturales. Y requerirá esfuerzos coordinados para estudiar estos mecanismos cerebrales en diferentes escalas, por lo que diferentes equipos tendrán que trabajar en estrecha colaboración para coordinar su trabajo. Estos experimentos producirán modelos multiescala de sistemas neuronales con el potencial de realizar tareas computacionales que ningún sistema informático actual puede realizar, dice el equipo.

El desafío final es cómo usar toda esta información para ayudar a diagnosticar y prevenir enfermedades cerebrales y restaurar la función cuando los cerebros se dañan. Gran parte de este trabajo se centrará en una mejor comprensión de cómo la función neuronal puede fallar. Pero este conocimiento mejorado también deberá traducirse en herramientas que mejorarán la toma de decisiones clínicas.

Hay otro objetivo que el equipo se ha fijado para la comunidad neurocientífica mundial. Esto es para crear la infraestructura tecnológica para colaboraciones que funcionen a escala global. Esta infraestructura se conocerá como la Estación Cerebral Internacional, en homenaje a la Estación Espacial Internacional, que el grupo dice admirar. La International Brain Station es esencialmente un proyecto de computación en la nube que permitirá a los investigadores recopilar, almacenar y analizar datos de una manera accesible para todos.

Todo esto suena muy ambicioso, pero hay una serie de detalles que faltan. Uno de ellos es el papel del Proyecto Cerebro Humano de Europa, que actualmente cuenta con una financiación de 1.000 millones de euros. ¿Es la International Brain Station un competidor de este proyecto, una extensión o algún tipo de corolario?

¿Y el costo de la Estación Cerebral Internacional? Los participantes en la lluvia de ideas no mencionan cuánto costará probablemente su esfuerzo ni quién podría pagarlo (aunque su reunión fue apoyada por la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Kavli).

En este sentido, la Estación Espacial Internacional puede no ser el mejor ejemplo al que aspirar. La estación espacial costó más de $ 150 mil millones y es, por cierto, la máquina más cara del mundo.

Quizás esos temas se han dejado deliberadamente para la reunión de Coordinating Global Brain Projects que tendrá lugar en Nueva York el 19 de septiembre.

Una cosa que este informe tiene a su favor es el pedigrí de los científicos que han contribuido. Estos incluyen a Story Landis, ex director del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares de los Institutos Nacionales de Salud; Winfried Denk, director del Instituto Max Planck de Neurobiología; Hollis Cline, profesora de neurociencia en el Instituto de Investigación Scripps; y George Church, genetista de la Universidad de Harvard.

Será fascinante descubrir si el resto de la comunidad mundial de ciencias del cerebro está de acuerdo.

Ref: arxiv.org/abs/1608.06548 : Grandes desafíos para las ciencias globales del cerebro

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