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El Proyecto Cerebro Humano de la UE trata de lograr un robot con los cinco sentidos, capaz de aprender y sentir emociones

11/02/2013 20:34 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

El proyecto trata de aunar 200 años de experiencias y comprende 350 investigadores de trece universidades y hasta un Premio Nobel y dará luz verda para estudiar el alzheimer y otras muchas enfermedades parejas. Revolucionará la medicina y los fármacos

Esa vieja idea soñada por científicos y sabios, recreada por la literatura y el cine, podría ser una realidad en un tiempo no determinado, porque la respalda el dinero y un actor político de peso.

Hace poco la Unión Europea le inyectó una dosis sustancial de fondos a un proyecto que algunos califican tan relevante para la humanidad como el primer aterrizaje en la Luna.

De eso trata el Proyecto Cerebro Humano, al que la UE decidió dotar de 1.360 millones de dólares durante diez años, y que tiene como fin reconstruir, pieza por pieza, electrónicamente nuestro cerebro.

Las críticas al proyecto son varias, la mayoría procedentes del mundo anglosajón y especialmente de EE.UU. Un proyecto así, dicen, deja sin recursos a muchos pequeños proyectos también importantes. La simulación del cerebro no es posible, al menos por ahora, dicen otros.

Aunque puedan tener algo de razón las críticas, están, en esencia, equivocadas. Según ellas, Europa carece de planes e instituciones para grandes proyectos, en cambio Estados Unidos muchas organizaciones gubernamentales están preparadas para concebir grandes empresas. Por ejemplo DARPA (militar) y los Institutos de Salud NHI. Uno de tales es el Conectoma. Otro es SyNAPSE para desarrollar un chip neuromórfico en el que interviene IBM. La Agencia de Energía Nuclear promueve el uso de la supercomputación. Y así un largo etcétera.

Los europeos contestan que El Human Brain Project no es una aventura de simulación del cerebro humano, aunque este sea uno de sus objetivos. La meta es comprender el cerebro y encontrar aplicaciones a este conocimiento.

La investigación en neurociencia está muy fragmentada. Y el cerebro es muy complejo. Se puede estudiar desde muchos niveles de organización, desde la genética hasta la conducta. El objetivo del proyecto es lograr la integración de todos estos conocimientos. Y para ello hace falta un modelo. Con un buen modelo, podemos incorporar múltiples datos de todas las investigaciones.

Se puede dar un gran paso en enfermedades cerebrales y luz verde a una nueva generación de supercomputadores

Con ello, dicen sus promotores, la Humanidad podría avanzar años luz en el tratamiento de enfermedades cerebrales como la demencia, el mal de Alzheimer y la epilepsia, así como abrir paso a una nueva generación de supercomputadoras.

Se va echar mano esta vez a la biología reduccionista, que se basa en estudiar por separado las regiones cerebrales, los circuitos neuronales y las moléculas, sistema que nos ha conducido por un largo camino. Este solo, sin embargo, no basta para explicar el funcionamiento del cerebro, que es un procesador de información tal vez sin par en el universo. Debemos reconstruir en la misma medida en la que lo hemos reducido y ensamblar lo que hemos diseccionado. Para ello, necesitamos un nuevo paradigma que combine análisis y síntesis. Ya en el siglo xvii, René Descartes, padre del reduccionismo, escribió acerca de la necesidad de investigar cada una de las partes y volver a unirlas para recrear el conjunto.

Ensamblar todas las piezas para crear una simulación integral del cerebro humano constituye justamente el objetivo que se han propuesto los constructores del Proyecto. Por el momento, no existe nada parecido a un ingenio de tales características, pero se ha comenzado a construirlo. Podemos imaginarlo como el simulador de vuelo más potente jamás diseñado, salvo que, en lugar de un viaje a través de las nubes, recreará uno a través del encéfalo. Este cerebro virtual se ejecutará en superordenadores e incorporará toda la información que la neurociencia haya obtenido hasta la fecha.

Toda la comunidad científica se beneficiaría de un cerebro digital. Podrán reservarse turnos para realizar experimentos, al igual que se hace hoy con los grandes telescopios. Servirá para someter a prueba las teorías relativas al funcionamiento del cerebro, ya se trate del sano o del enfermo.

La principal aportación del proyecto será la búsqueda de tratamientos contra las enfermedades del cerebro, patologías que «un tercio de la población sufrirá en su vida» -especialmente en un mundo cada vez más envejecido-, y cuya investigación han reducido las farmacéuticas, según Markram, por su altísimo costo y complejidad. En esta gigantesca herramienta, cualquier científico podría probar nuevos fármacos y tratamientos sin necesidad de experimentar con animales ni realizar larguísimos ensayos clínicos con humanos, y además hacerlo una y otra vez, sin importar los errores, sin riesgos y mucho más rápido.

Verificar la bondad de un medicamento puede llevar unos quince años y supone el sacrificio de animales y pruebas en humanos.

En el lugar más bajo, nos encontramos con los datos moleculares. Cientos de experimentos prueban moléculas que intervienen en el funcionamiento del cerebro. De estas investigaciones salen medicamentos que pretenden aliviar las enfermedades mentales. Pero, desgraciadamente, el avance es muy lento, en buena medida porque no sabemos en qué sitios y de qué forma actúan los medicamentos. Un modelo del cerebro es imprescindible.

El cerebro humano también es susceptible de padecer enfermedades degenerativas, como la enfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple y la enfermedad de Alzheimer. Una serie de trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia y la depresión, se estima que son causadas al menos parcialmente por disfunciones cerebrales, aunque la naturaleza de tales anomalías cerebrales todavía no se entiende bien.

Los nuevos estudios no solo permitirán desarrollar nuevas pruebas diagnósticas para el autismo o la esquizofrenia, sino terapias contra la depresión o el Alzheimer. Y todo tipo de anomalías hasta las causadas desde el exterior.

Las formas más comunes de daño físico son los daños internos por un golpe en la cabeza, un accidente cerebrovascular, o una intoxicación por ingerir diversas sustancias químicas que pueden actuar como neurotoxinas. La infección del cerebro es rara debido a las barreras que lo protegen, pero es muy grave cuando se produce.

La simulación cerebral, nuevas investigaciones y la transformación de la neurociencia, la medicina y la informática

El supercomputador, sin embargo, realizará simulaciones de estos males «mucho más rápido que con un organismo vivo y tendrá en cuenta una cantidad ingente de datos. Podrá probar no solo una droga, sino millares de ellas», lo que facilitará la llegada de nuevas curas.

Con un buen modelo, podemos realizar una simulación, y es aquí donde encaja la tan cacareada simulación cerebral. Pero el objetivo primero es incorporar todos los datos de las muy diversas investigaciones que se realizan hoy día así como plantear nuevas investigaciones.

Las formas más comunes de daño físico son los daños internos por un golpe en la cabeza, un accidente cerebrovascular, o una intoxicación por ingerir diversas sustancias químicas que pueden actuar como neurotoxinas. La infección del cerebro es rara debido a las barreras que lo protegen, pero es muy grave cuando se produce.

Un mapa del cableado de decenas de billones de circuitos neuronales inspirará el diseño de ordenadores y robots inteligentes. En suma, hablamos de un proyecto que transformará la neurociencia, la medicina y la informática.

Aunar doscientos años de estudios para comprender que el cerebro humano actual necesita una ayuda urgente

Algunos se sorprenderán de que en plena recesión económica Europa aporte semejante cantidad de dinero, pero los promotores del llamado Proyecto Cerebro Humano, toman la contraofensiva con cifras pesimistas: informes recientes y repetidos indican que un tercio de la población europea sufre algún tipo de enfermedad psiquiátrica o neurológica como ansiedad, depresión o enfermedades degenerativas.

Un grupo internacional de investigadores, entre ellos algunos españoles, ha puesto sobre el tapete este proyecto colosal.

Al frente de la nueva tecnología para el siglo XXI que es una verdadera revolución, está el profesor Markham, investigador de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza. De Markham se ha dicho que es un encantador de serpientes: alto, de buena voz, con un discurso seductor, ha destacado por encima del trabajo callado de muchos neurocientíficos. Y que ha conseguido convencer a las autoridades europeas para invertir una suma tan enorme.

“El cerebro se estudia desde hace más de 200 años y el número de artículos científicos sobre el mismo es de 10 millones; en diez años habrá 100 millones. Sin embargo, aún no tenemos una visión general de cómo es ese órgano», explica. El científico cree que ha sonado la hora de realizar ese trabajo, para lo que pretenden crear ocho nuevas infraestructuras tecnológicas de primerísimo nivel. La primera, que realizará las simulaciones, se ubicará en Suiza y será «parecida al centro de control de misiones de la NASA”. La dedicada a la neuroinformática irá a parar a Estocolmo y también participará el Centro de Supercomputación de Barcelona. No solo nacerá una descomunal infraestructura, sino también un nuevo hardware inspirado en el funcionamiento del cerebro. La idea es recrear los 100.000 millones de neuronas de la mollera con procesadores.

Quizá inspirándose el modelo de SyNAPSE, el Human Brain Project también se pretende desarrollar la supercomputación y la creación de nuevos chips inspirados en la neurociencia. Chips que superen la arquitectura Von Neumann. La apuesta europea se llama Facets mientras que la americana, liderada por IBM es el chip neurosinaptico ya en fase beta.

Henry Markham, es una eminencia en el campo de la Neurología y asegura que el proyecto puede semejarse en importancia “a la llegada del hombre a la Luna o al gran colisionador de hadrones del CERN”. El Proyecto Cerebro Humano (HBP) que ya fue presentado en Madrid, pretende simular de forma realista el funcionamiento de nuestra materia gris en un supercomputador, para conocer cómo se relacionan nuestras neuronas y poder probar tratamientos contra enfermedades degenerativas que hemos mencionado antes e incluso crear nuevas prótesis para personas discapacitadas.

“Se trata de estudiar a fondo el conocimiento que la Ciencia tiene sobre el cerebro humano para entenderlo. Lo que proponemos es emprender una nueva estrategia que acelere el completar las mil piezas del puzzle“, explicó acerca sus planes.

Las drogas virtuales probadas no en ratones ni cobayas humanos, en que intervendrán hasta premios Nobel

En él participarán más de 250 investigadores de ochenta instituciones principalmente europeas. Está impulsado por trece universidades e instituciones de nueve países de la UE y asociados, entre ellos investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Pero también intervienen científicos de otros continentes, como los de los gigantes informáticos IBM, SAP o Cray. La nómina de neurocientíficos es notable como el Premio Nobel Torsten Wiesel que deslumbró al mundo con su investigación de la corteza visual del gato o Stanislas Dehaene que estudia la conciencia entre otras cosas.

Los científicos creen que este extraordinario instrumento podría estar listo en 2023 -aunque cinco años antes llegará el primer prototipo de la mano de IBM-, pero para hacerse realidad deberá cruzar una barrera inevitable: el sí de la Comisión Europea para su financiación.

Según Markham, uno de los objetivos es precisamente poder utilizar este cerebro para estudiar en profundidad la mayor cantidad de enfermedades que sufren los europeos, así como probar drogas virtuales para evaluar sus efectos, ya que es peligroso hacerlo con seres humanos.

Se pretende terminar con los cobayas humanos.

La principal dificultad estará en la coordinación del enorme equipo. Pero la ambición es imprescindible si se quiere desvelar el órgano más complejo del universo conocido: el cerebro humano.

La dificultad estará en la coordinación del enorme equipo. Pero la ambición es imprescindible si se quiere desvelar el órgano más complejo del universo conocido: el cerebro humano

La relación del Proyecto Cerebro con otro que ya está en funcionamiento en Europa es importante. El proyecto BrainAble tiene como objetivo investigar, diseñar, implementar y validar una Interfaz Hombre-Computador (IHC) compuesta por sensores BCI (Brain Computer Interfaces) combinados con técnicas de computación afectiva. El propio Markham estuvo varios años haciendo un buen trabajo en él.

Las limitaciones sociales de las personas con discapacidades físicas, plantean la posibilidad de que puedan interactuar con su entorno a partir del diseño de interfaces Persona-Ordenador formadas por sensores que miden el estado físico y emocional, destacando el uso de Interfaces Cerebro-Ordenador (BCI) en combinación con entornos virtuales, y la conexión de estas interfaces con los hogares inteligentes y las redes sociales de Internet.

Los discapacitados y su calidad de vida tendrán el proyecto BrainAble una gran acogida, que les ayudará en su inclusión social y el entorno físico

Es ampliamente conocido que diversidades funcionales motoras de cualquier origen tienen un efecto dramático en la calidad de vida de las personas.

Estas tecnologías tienen como propósito mejorar la calidad de vida de personas con diversidad funcional severa abordando directamente dos de sus mayores limitaciones: la exclusión de las actividades del hogar y la inclusión social.

Los objetivos específicos de la plataforma de diseño personalizado de BrainAble son:

- la mejora de la calidad de vida de personas con discapacidad funcional,

- incrementar la autonomía en actividades de la vida diaria y la inclusión social,

- disminuir barreras de comunicación,

- crear una Interfaz Hombre-Computador especialmente diseñada para este tipo de aplicaciones y que integre BCI con otras tecnologías de censores,

- construir entornos virtuales pensados para el usuario que permitan el control de dispositivos urbanos y del hogar, así como de las redes sociales,

- crear servicios de Inteligencia Ambiental de carácter asistencial por medio de dispositivos integrados a través del Universal Remote Console (URC) standard,

- investigar nuevos medios de expresión, herramientas de realidad virtual y aplicación de redes sociales en relación con el BCI. Lo que se intena es superar dos barreras: la interacción de la persona con su entorno social y con su entorno físico.

No existe cerebro sin cuerpo y habrá que idear un cuerpo virtual para echar a andar

“El proyecto es enorme y toca distintos aspectos”, explicó Mel Slater, investigador de la Universidad de Barcelona involucrado en el proyecto, y cuya labor consistirá en generar un cuerpo virtual para este cerebro electrónico. Así que nuestro papel será crear simulaciones de cuerpos donde el cerebro aprenda interactuando con el entorno, otra gente y objetos”.

El cerebro humano ejerce una gran cantidad de tareas, de manera general se puede afirmar que se encarga tanto de regular y mantener las funciones del cuerpo como de ser el órgano donde reside la mente y la conciencia del individuo.

La evolución del cerebro, desde los primeros mamíferos similares a las musarañas a través de los primates hasta los homínidos, se caracteriza por un aumento constante en la encefalización (en), o la relación del cerebro con el tamaño corporal. Se ha estimado que el cerebro humano contiene de 50 a 100 mil millones (1011) de neuronas, de las cuales cerca de 10 mil millones (1010) son células piramidales (en) corticales. Estas células transmiten las señales a través de hasta 1000 billones (1015) de conexiones sinápticas.

El cerebro controla y regula las acciones y reacciones del cuerpo. Recibe continuamente información sensorial, rápidamente analiza estos datos y luego responde, controlando las acciones y funciones corporales. El tronco encefálico controla la respiración, el ritmo cardíaco, y otros procesos autónomos. El neocórtex es el centro del pensamiento de orden superior, del aprendizaje y de la memoria. El cerebelo es responsable del equilibrio corporal, coordinando la postura y el movimiento.

A pesar del hecho de que está protegido por los espesos huesos del cráneo, suspendido en líquido cefalorraquídeo, y aislado de la sangre por la barrera hematoencefálica, la delicada naturaleza del cerebro humano lo hace susceptible a muchos tipos de daños y enfermedades.

Para ello su equipo de investigación empleará sistemas de realidad virtual.

“El cerebro es la máquina más impresionante que existe, y entender cómo funciona es importante para el futuro de la Humanidad”, subraya Slater.

“Usa una energía equivalente a una bombilla de luz y si se la compara con el consumo de una laptop, que consume cientos de veces más, vemos que si llegamos a entender cómo lo hace, seremos capaces de usar esa comprensión adquirida en tecnología de forma que consuma mucha menos energía que hoy”, apunta.

Habrá que superar problemas éticos que ya el profesor Isaac Asimov planteó hace medio siglo

El desarrollo de un cerebro entrañará diversos dilemas éticos. Es por ello que se ha incluido en el proyecto a investigadores como Bernd Stahl, profesor del centro para Computación y Responsabilidad Social de la universidad Montfort en Leicester, en Reino Unido. “En el aspecto ético se tratará de analizar la relevancia de la conciencia y responsabilidad frente a la sociedad en general -destacó-. También habrá que analizar aspectos como la propiedad intelectual de lo que se cree e incluso al final tener claro a quien pertenece el cerebro y su futuro”.

“Si logramos elaborar esta plataforma habrá cuestionamientos sobre su distribución, quién va a ser dueño del código. El código del nuevo cerebro podría beneficiar a la humanidad y si se asume que debe compartirse, esto chocará con otros intereses. Y eso es los científicos y los y los patrocinadores (la UE) deben discutir”, añadió.

No obstante, algunos científicos han aceptado la idea de recrear un cerebro electrónico con evidente escepticismo.

Hasta el momento las investigaciones sine que dirigidas a comprender y asimilar el funcionamiento del órgano más poderoso y complicado del hombre han avanzado con lentitud, y todavía hay muchas áreas que siguen siendo un completo misterio. Por ejemplo, el origen de nuestras emociones o nuestra memoria a corto plazo.

Pero para científicos como Slater la idea es intentarlo y ver qué sale de este cerebro, que en definitiva será una especie de programa informático. “Imaginen que logramos simular cada aspecto del cerebro humano. ¿Vendrán emociones con él o dicho de otro modo será el cerebro capaz de experimentar emociones? Si supiéramos la respuesta este proyecto sería obsoleto”, dice.

“Algo importante de esto es que es un proyecto científico muy excitante, uy lo básico es el entendimiento y la comprensión de la aplicación de los nuevos descubrimientos a la robótica. Y es muy bueno que la Unión Europea financie esta curiosidad científica y a largo plazo”.

También impulsará lo que se conoce como robótica neuroinspirada, robots que funcionen como lo hace el cerebro humano y sean conscientes de sí mismos, algo que puede abrir el debate sobre qué es realmente la humanidad.

Un nuevo robot permitirá hacer trece tipos de movimiento en una cirugía cerebral dominan las manos humanas

Un grupo de investigadores alemanes, italianos, israelíes y británicos ha desarrollado bajo el patrocinio de la Unión Europea (UE) un robot capaz de operar el cerebro con más precisión que la mano humana, cuyas primeras pruebas realizadas en maniquíes han sido superadas con éxito.

El proyecto Robocast, que se beneficia de fondos del séptimo programa marco de investigación de la UE, ha permitido elaborar un nuevo tipo de robot que posibilita a los médicos hacer trece tipos de movimiento frente a los cuatro que dominan las manos humanas en una cirugía cerebral poco invasiva, destaca un comunicado con motivo de la semana europea de la robótica.

Además, ese robot permite a los cirujanos evaluar tejidos y controlar la intensidad de la presión aplicada durante la operación.

La máquina ha superado sus primeros ensayos de neurocirugía endoscópica -a través de un minúsculo orificio en el cráneo- practicadas a maniquíes y, una vez esté listo para intervenir a personas, podrá ayudar a los millones de pacientes europeos aquejados de tumores, epilepsia o las enfermedades de Parkinson, Gilles o Tourette, precisó la Comisión.

Este tipo de cirugía puede practicarse con más facilidad al ser los robots diez veces más estables que el pulso humano.

La CE recordó que se han iniciado investigaciones paralelas a través del proyecto Active, también financiado con fondos europeos, para emplear robots en operaciones cerebrales que exigen que el paciente esté consciente.

FICCION:

Aunque las 3 leyes básicas de la robótica que alguna vez escribiera Isaac Asimov hayan sido actualizadas, realmente no servirán de mucho en la interacción humano-robots, pero es bueno conocerlas.

- Un robot no debe dañar a un ser humano o, por su inacción, dejar que un ser humano sufra daño.

- Un robot debe obedecer las órdenes que le dé un ser humano, excepto si estas órdenes entran en conflicto con la Primera Ley.

- Un robot debe proteger su propia existencia, hasta donde esta protección no entre en conflicto con la Primera o la Segunda Ley.

Los ingenieros David Woods (Universidad de Ohio) y Robin Murphy (Universidad de Texas A&M) actualizaron las leyes para cubrir las lagunas que encontraron en las de Asimov. Para eso agregaron también la ley cero, la cual dice:

Ley Cero: Un robot no puede hacer daño a la Humanidad o, por inacción, permitir que la Humanidad sufra daño. Pero un humano no puede emplear un robot sin respetar las normas legales y profesionales de seguridad y ética robot del sistema de funcionamiento humano-robot. Según eso el Proyecto Cerebro Humano de la UE está dentro de las leyes Asimov siempre que según David Woods se comprenda que “El robot tiene que tener cierta autonomía para actuar y reaccionar en una situación real. Es necesario que tome decisiones para protegerse a sí mismo, así como también transferir el control a los seres humanos cuando sea apropiado”


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