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Combinación de neurociencia y computación, el Human Brain Project revela los secretos del encéfalo

El Human Brain Project (HBP), una iniciativa emblemática europea, adopta los avances de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y agrupa recursos y competencias distribuidos de neurociencia y neuromedicina. Esta visión más unificada del encéfalo beneficiará tanto a las personas como a la tecnología.

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Avances científicos

© Axer y Amunts, INM-1, Forschungszentrum Jülich

A pesar de los muchos años de investigación, el encéfalo humano sigue siendo uno de los mayores secretos de la naturaleza, en parte debido a que los grupos de investigación han estudiado diferentes aspectos del encéfalo de manera independiente.

El HBP se puso en marcha con el fin de crear una plataforma tecnológica europea única para la neurociencia, la medicina y las TIC avanzadas. Al vincular estas áreas de investigación a una escala sin precedentes, pretende liberar sinergias y acelerar el progreso.

Uno de los proyectos más ambiciosos de la Unión Europea

Los dos enfoques del proyecto se complementan entre sí: utilizar TIC avanzadas en neurociencia para comprender mejor el encéfalo y sus enfermedades, inspirándose al mismo tiempo en la biología para mejorar las TIC.

Con más de quinientos científicos de ciento veinte instituciones europeas de diecinueve Estados miembros, el HBP es uno de los mayores proyectos financiados con fondos europeos. El proyecto tiene una duración inicial de diez años (2013-2023), tiempo durante el cual creará una infraestructura europea permanente de investigación en neurociencia.

La profesora Katrin Amunts, directora de investigación científica del proyecto, comenta: «Para hacer frente a los nuevos retos, hemos sido testigos de un cambio desde grupos de investigación aislados y especializados a iniciativas interdisciplinarias más amplias. Esto se debe en parte a las simulaciones intensivas por ordenador y a las cantidades de datos involucradas, de terabytes a petabytes, que van más allá de la capacidad de un solo instituto de investigación».

Para favorecer una comprensión exhaustiva de la complejidad del encéfalo y aplicarla a la neuromedicina, la informática, la robótica y las innovaciones en inteligencia artificial, el intercambio de datos según los principios FAIR desempeña un papel fundamental en el HBP.

El enfoque del HBP integra la investigación experimental de la organización del encéfalo del ser humano y del ratón con la neurociencia cognitiva y teórica, lo que beneficia a seis plataformas tecnológicas en los campos de la neuroinformática, la simulación, el análisis y la informática de alto rendimiento, la computación neuromórfica, la neurorobótica y la informática médica.

«La complejidad del encéfalo es impresionante, ya que abarca escalas espaciales y temporales muy diferentes, desde el nivel molecular de las sinapsis, las células y las fibras nerviosas hasta las conexiones entre áreas intracraneales completas, y desde milisegundos hasta la totalidad de la existencia», dice la profesora Amunts.

Dado que los avances en la neurociencia y la informática pueden ser temas muy evocadores, que suscitan preguntas filosóficas sobre el «yo» y el uso responsable de las nuevas tecnologías, el HBP se adhiere a los principios de investigación e innovación responsables (IIR) a través de su área de investigación sobre ética y sociedad.

Lucha contra las afecciones encefálicas a la vez que se desarrollan TIC competitivas

El HBP ya ha desarrollado un conjunto de métodos novedosos para la neuromedicina basada en la tecnología.

Un ejemplo de ello es un nuevo avatar encefálico personalizado que se ha creado para mejorar la cirugía de la epilepsia y que muy pronto será evaluado a través de un ensayo clínico con cuatrocientos pacientes. Otro ejemplo es la creación del atlas del encéfalo humano en tres dimensiones más completo hasta la fecha.

Dos de los principales sistemas computacionales neuromórficos (inspirados en el encéfalo) del mundo, SpiNNaker y BrainScaleS, han sido desarrollados bajo los auspicios del HBP. El proyecto ha establecido asimismo la infraestructura FENIX, una red europea de centros de supercomputación para el intercambio de datos a gran escala.

«Actualmente, estamos sentando las bases con una amplia comunidad de usuarios externos para la infraestructura de investigación europea integrada. Esto significa desarrollar no solo “hardware” y “software”, sino también una cultura de uso», dice la profesora Amunts.

Las seis plataformas, que se pusieron a disposición del público por primera vez en 2016, ya permiten a los científicos acceder a toda una serie de recursos, incluidos diferentes modelos y atlas del encéfalo. Los usuarios externos pueden acceder a la infraestructura de investigación desde cualquier parte del mundo a través de un portal web común. Todos los usuarios tienen a su disposición un equipo de soporte técnico de alto nivel. Los científicos también pueden subir sus propios datos con la ayuda de un equipo de curadores.

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