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Combinando neuroscienza e informatica, lo Human Brain Project rivela i segreti del cervello
In quanto Programma faro europeo, lo Human Brain Project (HBP) sfrutta i progressi TIC e raggruppa risorse e competenze distribuite nei campi della neuroscienza e della neuromedicina. Questa visuale più unificata del cervello porterà vantaggi sia alle persone che alla tecnologia.
© Axer and Amunts, INM-1, Forschungszentrum Jülich
Nonostante molti anni di ricerca, il cervello umano rimane uno dei più grandi segreti della natura, in parte perché i laboratori hanno generalmente studiato i suoi diversi aspetti in modo indipendente gli uni dagli altri.
Il progetto HBP è stato avviato per costruire una piattaforma tecnologica europea unica per neuroscienza, medicina e tecnologie dell’informazione e delle comunicazioni (TIC) avanzate. Mettendo in collegamento queste aree di ricerca su una scala senza precedenti, cerca di sbloccare sinergie e di accelerare il progresso.
Uno dei progetti più ambiziosi dell’UE
La duplice visione del progetto si rafforza vicendevolmente: Utilizzare le TIC avanzate nella neuroscienza per comprendere meglio il cervello e le sue malattie, traendo allo stesso tempo ispirazione dalla biologia per migliorare le TIC.
Con oltre 500 scienziati provenienti da 120 istituzioni europee partner sparse in 19 Stati membri, il progetto HBP è uno dei più grandi mai finanziati dall’UE. Il progetto ha una durata iniziale di 10 anni (2013-2023) durante la quale creerà un’infrastruttura di ricerca europea permanente sulla neuroscienza.
«Per affrontare le sfide emergenti, abbiamo osservato uno spostamento dai singoli laboratori specializzati verso iniziative interdisciplinari più grandi», dice la prof.ssa Katrin Amunts, la Direttrice della ricerca scientifica del progetto. «Questo è in parte dovuto alle simulazioni che richiedono l’uso intensivo di calcolo e alle quantità di dati coinvolte, dai terabyte ai petabyte, che superano la capacità di una singola istituzione di ricerca».
Per rendere possibile una comprensione completa della complessità del cervello e applicarla a neuromedicina, informatica, robotica e innovazioni IA, secondo i principi FAIR la condivisione dei dati gioca un ruolo fondamentale nel progetto HBP.
L’approccio di HBP integra lo studio sperimentale dell’organizzazione del cervello di topi ed esseri umani, in aggiunta alla neuroscienza cognitiva e teorica. Questi giovano a sei piattaforme guidate dalla tecnologia nei seguenti settori: neuroinformatica, simulazione, analisi e calcolo ad alte prestazioni, informatica neuromorfica, neurorobotica e informatica medica.
«La complessità del cervello è incredibile, poiché abbraccia scale spaziali e temporali molto differenti, che vanno dal livello molecolare di sinapsi, cellule e fibre nervose fino alle connessioni tra intere aree cerebrali, e dai millisecondi a vite intere», dice la prof.ssa Amunts.
Dal momento che i progressi in neuroscienza e in informatica possono rappresentare argomenti molto emotivi, che fanno sorgere domande filosofiche riguardo al «sé» e all’uso responsabile delle nuove tecnologie, il progetto HBP segue i principi della Ricerca e innovazione responsabile (RRI) attraverso la sua area di ricerca su etica e società.
Affrontare le malattie del cervello, sviluppando allo stesso tempo TIC competitive
Il progetto HBP ha già sviluppato diversi nuovi approcci per la neuromedicina guidata dalla tecnologia.
Un esempio è rappresentato da un nuovo avatar personalizzato del cervello che è stato sviluppato per migliorare la chirurgia dell’epilessia, e che verrà presto testato in una sperimentazione clinica su 400 pazienti. Un altro esempio è la creazione del più completo atlante 3D del cervello umano mai realizzato.
Due dei più importanti sistemi informatici neuromorfici (ispirati al cervello) al mondo, SpiNNaker e BrainScaleS, sono stati sviluppati nell’ambito di HBP. Il progetto ha inoltre creato l’infrastruttura FENIX, una rete in tutta Europa di centri di supercalcolo per lo scambio di dati su larga scala.
«Stiamo adesso gettando le fondamenta con un’ampia comunità di utenti esterni per l’infrastruttura di ricerca integrata europea. Questo significa costruire non solo hardware e software, ma anche una cultura di utilizzo», dice la prof.ssa Amunts.
Le sei piattaforme, rese disponibili al pubblico per la prima volta nel 2016, già consentono agli scienziati di accedere a una gamma di risorse, tra cui differenti modelli e atlanti del cervello. Gli utenti esterni possono accedere all’infrastruttura di ricerca da ogni parte del mondo tramite un comune portale web. Per tutti gli utenti, un team di supporto di alto livello (HLST) è pronto a intervenire. Gli scienziati possono anche caricare i propri dati con l’aiuto di un team di curatori dei contenuti.
Ultimo aggiornamento: 31 Maggio 2019