Henry Markram construye un cerebro en un supercomputador

Nuestra misión es construir un modelo detallado y realista del cerebro humano en un computador. Y hemos hecho, en los últimos 4 años, una prueba de concepto en una pequeña parte del cerebro de un roedor y con esta prueba, estamos incrementando la escala del proyecto para alcanzar el cerebro humano.

¿Por qué estamos haciendo esto? Hay 3 razones importantes. La primera es: es esencial para nosotros entender el cerebro humano si queremos funcionar en sociedad y creo que es un paso clave en la evolución. La segunda razón es no podemos seguir experimentando en animales por siempre, y tenemos que plasmar todos nuestros datos y todo nuestro conocimiento, en un modelo que funcione. Es como el Arca de Noé. Como un archivo. La tercera razón es que hay 2 mil millones de personas en el planeta afectadas por desórdenes mentales, y los medicamentos que hoy en día se emplean son mayormente de desarrollo empírico. Creo que podemos crear soluciones muy concretas sobre cómo tratar dichos desórdenes.

Ahora bien, incluso en esta etapa, podemos usar el modelo del cerebro para explorar algunas interrogantes fundamentales sobre cómo funciona el cerebro. Y aquí, en TED, por primera vez, me gustaría compartir con ustedes cómo estamos abordando una teoría, hay muchas teorías, una teoría de cómo funciona el cerebro. Bien, ésta teoría dice que el cerebro, crea, construye, una versión del universo. Y proyecta esta versión del universo, como una burbuja, alrededor nuestro.

Ahora bien, este ha sido por supuesto un tema de debate filosófico durante siglos. Pero, por primera vez, podemos realmente abordarlo, con una simulación del cerebro, y plantearnos preguntas muy sistemáticas y rigurosas, sobre si esta teoría podría ser cierta. La razón por la que la luna es enorme en el horizonte es simplemente porque nuestra burbuja perceptiva no se estira 380.000 kilómetros. Se queda sin espacio. Así que lo que hacemos es comparar los edificios dentro de nuestra burbuja perceptiva y tomamos una decisión Decidimos que es, así de grande, aunque no sea, tan grande

y lo que esto ilustra es que las decisiones son elementos clave que mantienen nuestra burbuja perceptiva. La mantiene viva. Sin decisiones no puedes ver, no puedes pensar, no puedes sentir. Y pueden pensar que los sedantes funcionan al inducir un sueño profundo o bloqueando tus receptores para que no sientas dolor, pero de hecho la mayoría de los sedantes no funcionan así. Lo que hacen es que introduce un ruido en el cerebro para que las neuronas no se entiendan entre ellas. Están confundidas, y no puedes tomar una decisión. Así que, mientras tratas de entender lo que sucede con respecto a lo que el doctor, el cirujano te está haciendo mientras está cortando en tu cuerpo, él hace rato que se ha ido. Está ya en casa tomando té. (Risas)

cuando caminas hacia la puerta y la abres, lo que compulsivamente tienes que hacer para percibir es tomar decisiones, miles de decisiones sobre el tamaño de la habitación, la pared, la altura, los objetos en la habitación. El 99% de lo que ves no es lo que entra por los ojos. Es lo que infieres sobre la habitación. Por lo tanto, puedo decir, con cierta seguridad, "Pienso, luego existo" Pero no puedo decir, "Tú piensas, luego existes", porque tú estás dentro de mi burbuja perceptiva.

Ahora bien, podemos especular y filosofar sobre esto, pero no tenemos realmente que hacerlo durante los próximos 100 años. Podemos hacernos una pregunta muy concreta: ¿Puede el cerebro construir tal percepción? ¿Es capaz de hacerlo? ¿Tiene la substancia para hacerlo? Y eso es lo que voy a describirles hoy.

Bien, le llevó al universo 11 mil millones de años construir el cerebro. Tuvo que mejorarlo un poco: Tuvo que añadir la parte frontal, para que podamos tener instintos para que pudieran arreglárselas en la tierra. Pero auténtico gran paso fue el neocórtex. Es un cerebro nuevo. Lo necesitas. Los mamíferos lo necesitan porque tienen que lidiar con la paternidad, interacciones sociales, y funciones cognitivas complejas.

Así, podemos pensar en el neocórtex como la solución definitiva, hoy en día, del universo como lo conocemos. Es el pináculo, el producto final que el universo ha producido. Tuvo tanto éxito en la evolución que de ratón a hombre se ha expandido cerca de 1000 veces en términos del número de neuronas, para producir este órgano, esta estructura, que casi asusta. Y no ha parado en su camino evolutivo. De hecho, el neocórtex en el cerebro humano está evolucionando a una excesiva velocidad.

Si hacemos un acercamiento a la superficie del neocórtex, descubriremos que está hecho de pequeños módulos, procesadores G5, como en un computador. Pero hay cerca de 1 millón de ellos. Han tenido tanto éxito en la evolución que lo que hemos hecho ha sido duplicarlos una y otra vez, y añadir más y más al cerebro. hasta que nos quedamos sin espacio en el cráneo. Y el cerebro empezó a plegarse sobre sí mismo, y por eso el neocórtex está tan retorcido. Estábamos simplemente empaquetando en columnas, para que tuviéramos más columnas neocorticales para realizar funciones más complejas.

Así que puedes pensar en el neocórtex realmente como un enorme piano de cola, un piano con 1 millón de teclas. Cada una de estas columnas neocorticales produciría una nota. Si lo estimulas, produce una sinfonía. Pero no es sólo una sinfonía de percepción, es una sinfonía de tu universo, tu realidad. Ahora bien, desde luego lleva años aprender cómo tocar un piano de cola con un millón de teclas. Y es por esto que tienes que mandar a tus hijos a buenas escuelas, y esperemos que finalmente a Oxford. Pero no es sólo educación. También es genética. Puedes nacer con suerte, o puedes saber cómo dominar tu columna neocortical, y puedes tocar una fantástica sinfonía.

De hecho, hay una nueva teoría del autismo llamada "La teoría del mundo intenso", que sugiere que las columnas neocorticales son super-columnas. Son altamente reactivas, y super-elásticas, y por eso los autistas son probablemente capaces de construir y aprender una sinfonía que es impensable para nosotros. Pero también puedes entender que si tuvieras una enfermedad dentro de una de estas columnas, la nota va a estar desafinada. La percepción, la sinfonía que creas va a estar contaminada, y tendrás los síntomas de una enfermedad.

el Santo Grial de la neurociencia es entender el diseño de la columna neocortical y no sólo para la neurociencia es quizás el entender la percepción, entender la realidad, y quizás incluso entender la realidad física. Así que lo que hicimos, durante los últimos 15 años, fue diseccionar el neocórtex, sistemáticamente. Es un poco como catalogar una parte de la selva. ¿Cuántos árboles tiene? ¿Qué formas tienen los árboles? ¿Cuántos de cada tipo hay?, ¿Dónde se encuentran colocados?

Pero es un poco más que catalogar porque realmente tienes que describir y descubrir todas la reglas de comunicación la reglas de la conectividad, porque las neuronas no se conectan con cualquier neurona. Eligen con cuidado con quiénes se conectan. Es también más que catalogar porque en realidad tienes que construir modelos tri-dimensionales digitales de ellos. Y lo hicimos para decenas de miles de neuronas, construir modelos digitales de diferentes tipos de neuronas que nos hemos encontrado. Y una vez que tienes eso, puedes realmente empezar a construir la columna neocortical.

Y aquí estamos, enrollándolas. Pero según haces esto, lo que ves es que las ramas se intersectan en millones de lugares, y en cada una de estas intersecciones pueden formar una sinapsis. Y una sinapsis es una posición química donde se comunican entre sí. Y juntas estas sinapsis forman la red o el circuito del cerebro. Ahora bien, el circuito lo puedes pensar como el tejido del cerebro. Y cuando piensas en el tejido del cerebro, la estructura, ¿cómo está construido? ¿Cuál es el patrón de la alfombra? Te das cuenta de que representa un reto fundamental para cualquier teoría del cerebro, y especialmente para una teoría que dice que hay una realidad que emerge de esa alfombra, de esa alfombra en particular con un patrón particular.

La razón es porque el secreto más importante del diseño del cerebro es la diversidad. Cada neuronal es diferente. Es lo mismo que en el bosque. Cada pino es diferente. Puedes tener muchos tipos diferentes de árboles, pero cada pino es diferente. Y en el cerebro es igual. Así que no hay una neurona en mi cerebro que sea igual a otra, y no hay una neurona en mi cerebro que sea igual en el tuyo. Y tus neuronas no van a estar orientadas y colocadas, exactamente, de la misma manera. Y puedes tener más o menos neuronas. Así que es muy poco probable que tengas el mismo tejido, los mismos circuitos.

Entonces, ¿cómo podríamos crear una realidad que incluso podemos entender entre nosotros? Bien, no tenemos que especular. Podemos mirar todas las 10 millones de sinapsis actualmente. Podemos mirar el tejido. Y podemos cambiar las neuronas. Podemos usar diferentes neuronas con diferentes variaciones. Y podemos colocarlas en diferentes lugares, orientarlas en diferentes lugares. Y podemos usar más o menos neuronas. Y cuando hacemos eso lo que descubrimos es que el circuito cambia. Pero el patrón de cómo el circuito está diseñado no. Así, el tejido del cerebro, aunque tu cerebro sea pequeño, grande, tenga diferentes tipos de neuronas, diferentes morfologías de neuronas, realmente compartimos el mismo tejido. Y creemos que eso es específico de cada especie, lo que podría explicar el por qué no podemos comunicarnos entre especies.

Bien, encendámoslo. Pero para hacerlo, lo que tenemos que hacer es que cobre vida. Hacemos que cobre vida con ecuaciones, muchas matemáticas. Y, de hecho, las ecuaciones que convierten las neuronas en generadores eléctricos fueron descubiertas por dos Premios Nobel de Cambridge. Así que tenemos las matemáticas que hacen que las neuronas cobren vida. También tenemos las matemáticas que describen cómo las neuronas reúnen información, y cómo crean un pequeño rayo para comunicarse entre ellas. Y cuando llegan a la sinapsis, lo que hacen es que efectiva y literalmente, conmocionan la sinapsis. Es como una descarga eléctrica que libera los elementos químicos de esta sinapsis.

Y tenemos las matemáticas que describen este proceso. Así que podemos describir la comunicación entre neuronas. Hay literalmente sólo un puñado de ecuaciones que se necesitan para simular la actividad del neocórtex. Pero lo que sí necesitas es una computadora muy grande. Y de hecho necesitas una laptop para hacer todos los cálculos para una única neurona. Así que necesitas 10.000 laptops. ¿A dónde vas entonces? Vas a IBM, y adquieres un supercomputador, porque saben cómo tomar 10.000 laptops y meterlos en algo del tamaño de un refrigerador. Así que ahora tenemos el supercomputador Blue Gene. Podemos cargar todas las neuronas, cada una en su procesador y arrancarlo, y ver qué pasa. Tomen la alfombra mágica para dar una vuelta.

Aquí lo activamos. Y eso da el primer vistazo fugaz de lo que está pasando en tu cerebro cuando hay una estimulación. Es la primera impresión. Ahora bien, cuando lo miras por primera vez, piensas, "Dios mío. ¿Cómo sale la realidad de eso?" Pero, de hecho, puedes empezar, aunque no hayas entrenado esta columna neocortical para crear una realidad específica. podemos preguntar, "¿Dónde está la rosa?" Podemos preguntar, "¿Dónde está ahí dentro, si lo estimulamos con una imagen?" ¿Dónde está dentro del neocórtex? Definitivamente tiene que estar ahí si lo estimulamos con ella.

Bien, la manera en la que podemos afrontar eso es ignorar las neuronas, ignorar las sinapsis, y mirar sólo a la actividad eléctrica en crudo. Porque eso es lo que está creando. Está creando patrones eléctricos. Así que cuando hicimos esto, de hecho, por primera vez, vimos estas estructuras fantasmagóricas objetos eléctricos apareciendo dentro de la columna neocortical. Y son estos objetos eléctricos los que mantienen toda la información sobre lo que fuera que lo estimuló. Y cuando hicimos un acercamiento a esto, es como un auténtico universo.

Así que el siguiente paso es tomar estas coordenadas cerebrales y proyectarlas en un espacio perceptivo. Y si haces eso, serás capaz de adentrarte en la realidad que ha creado esta máquina, por éste pedazo del cerebro. En resumen, Creo que el universo puede haber -- es posible -- evolucionado el cerebro para verse a sí mismo, que puede ser un primer paso para ser consciente de sí mismo. Hay mucho por hacer para comprobar estas teorías, y comprobar cualquier otra teoría. Pero espero que estén al menos parcialmente convencidos de que no es imposible construir un cerebro. Podemos hacerlo dentro de 10 años, y si tenemos éxito mandaremos a TED, en 10 años, un holograma para que hable con ustedes. Gracias. (Aplauso)