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¿Dónde estamos en los intentos de simulación del cerebro como en el caso de Blue Brain? ¿Cuál es el interés que puede representar un microscópico gusano como Caenorhabditis elegans (C. elegans)? ¿Sirve de algo el tan cacareado Conectoma? Afortunadamente un pequeño pero importante proyecto nos puede ayudar: OpenWorm

OpenWorm Browser

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Reconozco que me he puesto muy pesado con el dichoso gusano. Y sin embargo, sigo convencido de que tiene una importancia capital. Queremos entender el cerebro humano. Queremos incluso simularlo en el ordenador. Gastamos cifras astronómicas en intentarlo. El Conectoma humano, el mapa de todas las conexiones neuronales en el sistema nervioso humano, concita el trabajo de un gran número de investigadores. Y mucho dinero.

Pero la pregunta es muy simple. ¿Cómo podemos entender y en su caso simular una estructura sumamente compleja como el cerebro humano si no somos capaces de hacerlo con una muy simple como el sistema nervioso de C. elegans?

El reduccionismmo en ciencia es muy útil. También en neurociencia. Alan Hodgkin y Andrew Huxley recibieron el Premio Nobel por averiguar el modo en el que la señal nerviosa se propaga por la neurona, el llamado potencial de acción. Y lo descubrieron en el calamar. Más concretamente en el axón gigante del calamar que se ve a simple vista y es sencillo de manipular. Eric Kandel recibió el Premio Nobel por sus estudios sobre la memoria realizados en una babosa marina, Aplysia. Gracias a estos dos animales sabemos mucho de los humanos.

Crear modelos es esencial en ciencia. Desde las matemáticas a un simple papel nos ayudan a explicar el mundo. También a hacer predicciones, experimentar, buscar errores... Pero en neurociencia hay muy pocos. Y la realidad, incluso la del gusano es muy compleja. Sin un modelo estamos perdidos.

Los intentos de simulación en neurociencia han comenzado con el más complejo de los sistemas ¡el cerebro humano! Es como si el primer proyecto de un arquitecto fuera un rascacielos o el de un ingeniero una estación espacial. Blue Brain o Cognitive Computing de IBM son dos de los más afamados. Ambos esperan lograrlo dentro de una década... si es que para entonces existen ordenadores capaces de hacerlo.

Una pequeña comparación. El cerebro humano tiene 85.000.000.000 de neuronas. C. elegans tiene 302. conocemos su Conectoma, es decir, la rede de conexiones de estas neuronas que suponen unas 7.000 sinapsis (el cerebro humano tiene 450 billones). Conocemos su genoma. A pesar de ello no sabemos cómo funciona. El modelo, la simulación, son imprescindibles.

OpenWorm es un modesto proyecto basado en estándares abiertos que se propone algo tan sencillo y complejo como simular C. elegans. El gusano es sencillo pero el proyecto es complejo. No solo simula las neuronas, sino las casi mil células incluidas las 95 células musculares. No solo eso. Pretende simular el entorno, es decir, la comida, el agua o el calor.

Ayúdanos a construir la primera forma de vida artificial

Se trata de un proyecto abierto en el que tú puedes participar. Usa estándares abiertos como OpenCL, Python... La descripción del estado del arte del proyecto y el roadmap están publicadas. Para ayudarnos, está disponible una reconstrucción en 3D.

El sw que simula el comportamiento de las neuronas es otro estándar llamado NeuroML. Todas las neuronas están descritas para que funcionen con este simulador.

La simulación completa se realiza en la actualidad en un GPU cluster de Amazon de unos 5 Tflops, lo que equivale a unos 50 ordenadores caseros.

Empezar por lo pequeño suele ser una buena idea. El gusano nos llevará al humano. Con tiempo y trabajo.