Un equipo integrado por investigadores de Google Research, el HHMI Janelia Research Campus, la Universidad de Harvard y la Universidad de Princeton logró reconstruir digitalmente el cerebro y el sistema nervioso central de una mosca de la fruta adulta (Drosophila melanogaster)
El conjunto de datos, llamado MaleCNS v1.0, reúne más de 166.000 neuronas, cerca de 125 millones de conexiones sinápticas y alrededor de 11.700 tipos de células. Como referencia, el cerebro humano posee unos 86.000 millones de neuronas
Cómo se reconstruyó el cerebro de la mosca
Para elaborar el conectoma, es decir, el mapa tridimensional del cerebro y del sistema nervioso, los científicos cortaron el insecto en miles de secciones ultrafinas y las analizaron mediante microscopía electrónica
El procedimiento produjo millones de imágenes bidimensionales. Después, herramientas de inteligencia artificial permitieron alinearlas y ensamblarlas en un modelo 3D con precisión celular
La reconstrucción incluye el cerebro y el cordón nervioso equivalente a la médula espinal. Esto permite seguir el recorrido de la información desde los estímulos sensoriales hasta las respuestas motoras
Un modelo neuronal dentro de Doom
Tras la publicación de la base de datos, desarrolladores e ingenieros comenzaron a probar el conectoma en entornos digitales
El ingeniero Alex Wormuth incorporó el modelo al videojuego Doom. Cada fotograma genera 3335 señales de brillo y 811 señales de color, que estimulan las neuronas sensoriales del cerebro simulado
Ese proceso activa más de 25 millones de conexiones para definir las acciones dentro del juego. La simulación también incluye un mecanismo de aprendizaje: el daño que no provoca la muerte activa las células dopaminérgicas PPL101 como señal de refuerzo
Otros desarrolladores utilizaron el mismo mapa neuronal para interactuar con videojuegos como Super Mario 64 y Beat Saber
De los videojuegos al mercado de criptomonedas
Wormuth también creó Stonkfly, un proyecto que expone un cerebro simulado de 166.700 neuronas a gráficos financieros para operar con criptomonedas
Cuando el portafolio virtual obtiene ganancias, el sistema envía una descarga de dopamina a 15 células neurales. En cambio, las pérdidas activan dos células asociadas con la aversión
La red biológica digital también fue utilizada para lanzar tokens en plataformas financieras, resolver salas de escape, generar tipografías descargables y clasificar correos electrónicos
En la clasificación de mensajes, el cerebro virtual alcanzó el 80% de la precisión de una red neuronal artificial pequeña. Para hacerlo, vinculó patrones de texto con plantillas de respuesta predeterminadas
Las limitaciones del cerebro simulado
El conectoma es un mapa estático de conexiones, no un cerebro biológico vivo en funcionamiento. Además, la red neuronal de la mosca evolucionó para resolver funciones básicas de supervivencia
Por esa razón, su rendimiento en tareas abstractas cae de manera pronunciada cuando se la fuerza a procesar más de cinco a diez categorías
La ejecución y el entrenamiento del modelo también son considerablemente más lentos y menos precisos que los de redes artificiales diseñadas específicamente para cada tarea
El proyecto plantea, además, interrogantes éticos y filosóficos. La ciencia todavía no puede determinar con certeza si una simulación informática de un cerebro biológico podría desarrollar algún tipo de experiencia o sensación subjetiva