Investigadores unen fuerzas para encontrar el ‘Modelo Estándar’ del cerebro
Los neurocientíficos líderes se están uniendo para estudiar el cerebro, de la misma manera que los físicos colaboran en proyectos a gran escala para encontrar nuevas partículas.
El Laboratorio Internacional del Cerebro (IBL), lanzado el 19 de septiembre, combinará 21 de los laboratorios de neurociencia más importantes de los Estados Unidos y Europa en una gran colaboración que crecerá centrándose en un solo comportamiento común a todos los animales Una teoría de cómo funciona el cerebro obras: Forrajeo. Wellcome Trust de Londres y la Fundación Simons de la ciudad de Nueva York han comprometido conjuntamente más de $13 millones durante cinco años para poner en marcha IBL. *
El trabajo piloto es un intento de sacudir la neurociencia celular, a menudo realizado por laboratorios individuales, para estudiar el papel de un número limitado de circuitos cerebrales en comportamientos simples. En cambio, el laboratorio IBL «virtual» interrogará cómo el cerebro del ratón en su conjunto genera comportamientos complejos en un entorno cambiante que refleja las condiciones naturales.
El proyecto utilizará chips que pueden registrar señales eléctricas de miles de neuronas simultáneamente. También utilizará otras tecnologías emergentes, como el conjunto de herramientas de optogenética para controlar las neuronas con luz. «Este es un enfoque novedoso que puede generar nuevos e importantes conocimientos sobre el cerebro y el comportamiento», dijo Tobias Bonhoeffer, director del Instituto Max Planck de Neurobiología en Alemania y miembro del consejo de administración de Wellcome Trust.
Los grandes proyectos de neurociencia no son infrecuentes. En 2022, la Comisión Europea anunció un Proyecto Cerebro Humano de 10 años a un costo de más de 1000 millones de euros (1100 millones de dólares); en 2022, el presidente de EE. . El Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro en Seattle, Washington, ha estado creando mapas integrales de la anatomía del cerebro y los circuitos neuronales desde 2003. Japón, China, Canadá y otros tienen o están planeando grandes programas de neurociencia propios.
Pero ninguno funciona como el IBL, que se gestiona de manera similar a los grandes proyectos de física como ATLAS y CMS en el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas que reportó evidencia del bosón de Higgs en 2022. Las dos colaboraciones, en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN cerca de Ginebra, Suiza, reunieron a experimentadores y teóricos de cientos de laboratorios de todo el mundo para probar las predicciones del modelo estándar de física de partículas.
Al igual que el gran equipo del CERN, el IBL creó una jerarquía plana y un proceso colaborativo de toma de decisiones a través de reuniones web casi diarias. En lugar de tomar acción solo cuando hay consenso colectivo, el equipo tomará una decisión basada en un simple acuerdo. «Sin una propuesta muy convincente de por qué esto debería ser un desastre, nadie puede detener el experimento en curso», dijo Alexandre Pouget, teórico de la Universidad de Ginebra en Suiza y miembro del IBL.
Hasta ahora, «la neurociencia se ha estancado en la fase de descubrimiento», dice Andreas Herz, neurocientífico teórico de la Ludwig-Maximilians-Universität en Munich, Alemania. El objetivo del IBL es generar y probar una teoría unificada de cómo el cerebro codifica y calcula la información, buscando llegar a una teoría comparable al modelo estándar de los físicos.
Pero IBL no es único en grandes proyectos de neurociencia que combinan teoría y práctica, señala Katrin Amunts, neuroanatomista del Centro de Investigación Jülich en Alemania. Amunts también preside el comité científico del Proyecto Europeo del Cerebro Humano, un enfoque colaborativo más tradicional para tratar de entender cómo funciona el cerebro. «El futuro dirá cuál es el mejor», dijo.
Los investigadores principales del IBL, incluidos expertos en análisis de datos y neurocientíficos experimentales y teóricos, dedicarán aproximadamente el 20 por ciento de su tiempo a este trabajo. Durante los primeros dos años, IBL construirá herramientas informáticas para compartir datos de manera automatizada y establecerá protocolos experimentales sólidos para tareas básicas de alimentación en ratones. Se les pedirá a los miembros que registren sus experimentos antes de comenzar, y los resultados serán inmediatamente visibles para toda la colaboración.
«Es un gran desafío, y no es así como funciona el campo en este momento», dice Anne Churchland, miembro de IBL en el Laboratorio Cold Spring Harbor en Nueva York.
En neurociencia experimental, el más mínimo cambio en un parámetro puede cambiar el resultado de un experimento. El protocolo estándar en IBL trata de tener en cuenta todas las posibles fuentes de variación, desde la dieta de los ratones hasta la cantidad y la hora del día en que están expuestos a la luz y el tipo de ropa de cama en la que duermen. Cada experimento se replicará usando el mismo protocolo en al menos un laboratorio separado hasta que se publiquen los resultados y los datos.
«Este enfoque ayudará a resolver la crisis de la reproducibilidad», dijo Christof Koch, director del Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro.
Pouget reconoció que expandir IBL más allá de la etapa piloto requeriría mucho más de $13 millones. Una vez que se establezca el protocolo de alimentación, la segunda fase del proyecto probará teorías específicas relacionadas con la forma en que el cerebro integra información diversa para tomar decisiones de momento a momento. También espera reclutar más laboratorios y expandir la cartera de comportamientos estudiados.
Para Hertz, un teórico que forma parte de la influyente Computational Neuroscience Network, es hora de que la neurociencia adopte este tipo de rigor. «Dentro de cien años», dijo, «la gente mirará hacia atrás y se preguntará por qué no fue posible hasta ahora adoptar un enfoque más basado en la física para diseñar experimentos para confirmar o refutar una teoría».
Reimpreso con permiso, este artículo apareció por primera vez el 19 de septiembre de 2022.
*Una versión anterior de esta historia localizó incorrectamente la Fundación Simons en Washington, D.C.
