Il cervello virtuale può portare a progressi nel mondo reale nell'Alzheimer

Un sofisticato cervello virtuale può aiutare gli scienziati a trovare trattamenti per i disturbi del cervello del mondo reale, come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson. Anche se sembra la trama di un film di fantascienza, in realtà è stato oggetto di un'affascinante presentazione all'incontro del 2014 dell'American Association for the Advancement of Science (AAAS), tenutosi a Chicago a febbraio.

Terrence Stewart, ricercatrice post-dottorato presso il Center for Theoretical Neuroscience dell'Università di Waterloo in Canada, ha tenuto un discorso sulla simulazione al computer dell'intero cervello come strumento per la ricerca medica. Stewart è project manager di Spaun (Semantic Pointer Architecture Unified Network), un modello di computer che imita gli schemi di attivazione dei neuroni nel cervello umano.

Un cervello generato dalla potenza del computer

Spaun può pensare, ricordare, vedere e persino disegnare con un braccio meccanico. Rispetto al cervello nella tua testa, tuttavia, Spaun è ancora primitivo. Stewart ha detto che ha 2,5 milioni di neuroni, 60 miliardi di sinapsi e 30 aree distinte. Questo è molto meno dei 100.000 milioni di neuroni, 100.000 miliardi di sinapsi e più di 1.000 aree distinte nel cervello umano.

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Eppure, rispetto ad altri modelli di computer del cervello umano, Spaun si accumula bene. Sebbene ci siano state simulazioni neurali su scala più grande, Spaun si distingue per il tentativo di mostrare come un'attività cerebrale complessa porti effettivamente a comportamenti complessi.

Spaun è in grado di eseguire una serie di compiti, dalla copia della grafia umana alla ricerca di schemi nascosti in un elenco di numeri. Ma il vero valore di Spaun potrebbe non essere nelle sue capacità, ma nelle sue stranezze e flubs. Secondo Stewart, Spaun è più simile alla realtà di altri cervelli virtuali perché commette errori e perde le sue capacità come fanno le persone.

Può un cervello virtuale sviluppare la demenza?

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Stewart ed i suoi colleghi hanno già fatto progressi nel simulare i malfunzionamenti cerebrali che sono alla base della malattia di Huntington e della malattia di Parkinson. Per simulare i problemi di movimento causati da Huntington, ad esempio, i ricercatori hanno danneggiato parti del cervello virtuale che sarebbero state colpite dalla malattia del mondo reale. Gli errori risultanti causati dal cervello virtuale erano simili agli errori nel raggiungere il comportamento fatto da persone con Huntington.

Il team di Spaun sta inoltre utilizzando il suo modello per studiare il declino cognitivo associato all'invecchiamento. Altre ricerche hanno dimostrato come sia il cervello fisico che le prestazioni comportamentali delle persone sui test cognitivi possono deteriorarsi in età avanzata. Ciò che è mancato è una chiara spiegazione di come si conduce all'altro. Stewart e i suoi colleghi sperano di fornire alcune risposte modellando il processo di invecchiamento con Spaun.

Il prossimo, disse Stewart, è il morbo di Alzheimer. Stewart ei suoi colleghi sperano di simulare gli effetti di quel disturbo dotando il loro cervello virtuale di una parte del cervello dell'ippocampo, essenziale per la formazione dei ricordi, che è danneggiata dall'Alzheimer. Quindi si apprestano a dare al loro cervello la demenza virtuale in modo che possano studiarne le cause e il trattamento.

Cervello virtuale e neurologia del mondo reale

Uno degli obiettivi di questo tipo di sofisticata modellazione al computer è di aiutare i ricercatori a capire in che modo il cattivo funzionamento dei singoli neuroni può influenzare il processo patologico nei disturbi neurologici. In definitiva, ciò potrebbe portare a terapie più mirate.

Con i perfezionamenti futuri, il cervello virtuale potrebbe un giorno essere utilizzato dai ricercatori per studiare in che modo i nuovi farmaci influenzano le prestazioni umane nei test cognitivi prima di somministrare le droghe a un animale o una persona viventi. Ad esempio, il cervello virtuale potrebbe potenzialmente essere utilizzato nei test iniziali di un nuovo farmaco di Alzheimer per prevedere come influenzerà la memoria umana.

La presentazione di Stewart era solo uno dei numerosi discorsi all'incontro dell'AAAS dedicato alla virtualizzazione del corpo umano. Altri discorsi riguardavano, ad esempio, i modelli computerizzati del fegato e dell'articolazione dell'anca. Ma la creazione di un modello funzionale del cervello disfunzionale può essere l'ultima sfida. A lungo termine, potrebbe anche produrre alcuni dei più grandi premi.

Linda Wasmer Andrews, una scrittrice specializzata in salute, medicina e psicologia, è tornata da quando ha parlato della riunione dell'AAAS. Seguila su Twitter e Facebook .