L’idea per esempio potrebbe essere utile dopo un incidente d’auto, sarebbe bello poter sostituire il cervello danneggiato con la sua copia. O forse nel corso del tempo si potrebbe realizzare una collezione di cervelli, ciascuno dei quali memorizza differenti ricordi, pensieri e sogni che equivarrebbero, in un certo senso, a nostre diverse versioni.
Ci sono persone nel mondo che cercano di rendere tutto questo una realtà. Il mese scorso, un supercomputer giapponese è riuscito a simulare un secondo di attività cerebrale umana. La scorsa estate, alcuni scienziati tedeschi hanno presentato un modello digitale 3D alta risoluzione del cervello umano. Lo scorso aprile l’amministrazione Obama ha annunciato l’iniziativa “Brain”, una ricerca molto costosa che potrebbe essere completata entro un decennio. Il suo umile obiettivo? Mappare ognuno delle decine di miliardi di neuroni nel cervello umano, per creare un “connectome” (è una mappa completa delle connessioni neurali nel cervello, può essere pensato come “schema elettrico”. Più in generale, un “connectome” includerebbe la mappatura di tutte le connessioni neurali all’interno del sistema nervoso di un organismo).
Teoricamente, un “connectome” completo del cervello di un individuo costituirebbe una copia dei suoi percorsi tra ogni ricordo, pensiero, e l’esperienza. Le implicazioni di questo tipo di precisa conoscenza di un cervello sono di vasta portata, ma a questo punto ancora in gran parte speculativa.
Le attuali procedure d’imaging del cervello a livello micro in fase di studio tendono a essere incredibilmente lunghe, costose e implicano la distruzione (tramite taglio e/o coloranti di contrasto) del cervello. La tecnologia necessaria grazie a una mostruosa robotica avanzata del progresso, è stata costruita e migliorata, alcuni futuristi suggeriscono che entro i prossimi due decenni gli esseri umani saranno in grado di scaricare e archiviare le copie dei loro cervelli. Naturalmente, i laboratori di tutto il mondo vogliono arrivare primi, stanno già lavorando per realizzare la tecnologia. Tra questi si distingue Brain Backups società di neuro informatica con sede a Cambridge, Massachusetts, guidata dal trentaduenne Russell Hanson, progetta di mappare il cervello umano senza distruggerlo.
Brain Backups mentre altri gruppi di ricerca sono stati formati e finanziati attraverso contributi pubblici, spera di riuscire a finanziare i suoi costi di ricerca con il “crowdsourcing” (il contributo ottenuto da un gran numero di persone soprattutto da comunità online), offrendo a tutti i partecipanti, la copia del loro cervello.
Russell Hanson alle domande di Vice, tra le altra ha fornito le seguenti risposte:
Vice – Puoi spiegare, nel modo più semplice possibile, che cosa la vostra azienda fa o si propone di fare?
Russell Hanson – Il nostro team sta sviluppando gli strumenti per avere l’immagine del cervello in modo non distruttivo e non invasivo. I metodi precedenti in questo campo per lo studio con un microscopio elettronico prevedono l’affettamento sottile di strati del cervello, un lavoro estremamente lento e costoso. Abbiamo voluto rendere più rapido questo processo in modo che i ricercatori ogni volta che deve fare misurazioni possono studiare nel tempo la trasformazione del cervello senza distruggerlo.
Vice – OK, come hai intenzione di fare queste ricerche?
Russell Hanson – Ovviamente stiamo parlando di esperimenti su animali. Siamo una piccola azienda con un grande obiettivo. Abbiamo ingegneri di grande talento, scienziati provenienti da MIT, Harvard, l’Università tecnica danese, UCLA, anche esperti dalla comunità biologia sintetica a Boston. Il nostro obiettivo è di farlo a buon mercato e non distruttivo, in modo che chiunque può fare la copia del proprio cervello, com’è possibile fare adesso con la mappatura del proprio genoma con il servizio offerto da 23andMe (il più grande servizio di ascendenza DNA nel mondo). La mappatura del genoma è diventata interessante qualche anno fa dopo aver chiesto in una riunione al MIT, quanto spazio fosse necessario per memorizzare il contenuto del cervello umano.
Vice – Quanto spazio è necessario?
Russell Hanson – Dipende molto dal dettaglio delle informazioni che si desidera memorizzare, la stima della dimensione non compressa, può variare da 1.000 terabyte a 10.000 terabyte. Con la compressione questi valori sono più piccoli.
Vice – La tecnologia che si desidera utilizzare esiste?
Russell Hanson – La tecnologia esiste ma è inefficiente perché è lenta e con costi proibitivi. La nostra tecnologia è tutta reale, è incrementale, ora possiamo fare un certo insieme di attività, in futuro in modo semplice vogliamo aggiungerne altre. Ford non ha iniziato a produrre macchine con il modello 2013, la prima auto, il Modello T a prezzi accessibili alla classe media l’ha prodotta nel 1908 dopo aver testato diciannove prototipi. Il mio obiettivo quando ho iniziato questo progetto al MIT era di rendere la mappatura personale del cervello accessibile al reddito della classe media.
Vice – Al momento, quanto costerebbe eseguire il backup del cervello, e che cosa esattamente otterrebbe un potenziale acquirente?
Russell Hanson – Vi prego di capire che questo è il prezzo di “ricerca e sviluppo”, non è il prezzo del prodotto, che sarà molto più basso. La stima attuale per una mappatura completa del cervello al microscopio elettronico con il metodo distruttivo dell’affettamento del cervello ha un costo variabile da 1,5 a 3 milioni di dollari.
Ci sono altri metodi che utilizzano le nanoparticelle, la biologia sintetica, i raggi X, la risonanza magnetica per ridurre questo costo significativo senza distruggere il cervello durante il processo d’imaging. Il prezzo per un alto sequenziamento del genoma è sceso a tremila dollari. Ci sono studi in fase di sviluppo per utilizzare questo metodo poco costoso per ottenere un’alta risoluzione e informazioni sulla connettività cerebrale. Il nostro lavoro è costruire l’interfaccia e la piattaforma rendendo i dati più utili e facilmente comprensibili.
Vice – Attualmente, bisogna avere un cervello non vivente per l’immagine, giusto? Quanta capacità avete per mappare un cervello senza distruggerlo?
Russell Hanson – E’ tutta una questione di risoluzione. Ora in modo non distruttivo siamo in grado di mappare l’attività del cervello con la risonanza magnetica funzionale FMRI (uno strumento potente e versatile per lo studio del substrato neurale). Le più recenti macchine per la risonanza magnetica per usi speciali con maggior potenza e quelle per gli animali hanno una maggiore risoluzione rispetto alle macchine di risonanza magnetica medica per gli anziani. Determinare esattamente che cosa è necessario per i vari tipi di mappe cerebrali è un tema di ricerca aperta. Per quanto riguarda la quantità minima d’informazioni necessarie per caratterizzare o modellare con precisione un cervello, e in che modo, posso dire che l’adattamento di tali metodi da esperimenti su animali a metodi sicuri che possono essere utilizzati con soggetti umani, è dove gran parte dell’iniziativa scientifica per mappare il cervello (la Obama Brain) e molti laboratori di ricerca si stanno dirigendo.
Vice – Quindi una volta che il cervello è stato esaminato, si può efficacemente riprodurre le sue informazioni, come con un nastro?
Russell Hanson – Una singola istantanea è un’immagine statica, quindi non è possibile riprodurre qualcosa del passato se non è stata associata a una serie cronologica di avvenimenti. In teoria, si potrebbe “riavvolgere” il nastro sbirciando indietro nelle nostre memorie. Il modo in cui le persone accedono a diverse porzioni dei loro ricordi è gerarchico, tutto è costruito su una precedente esperienza, così si dovrebbe sviluppare un particolare tipo di “motore di conoscenza relativa” per fornire alle persone il meccanismo di accesso alle singole memorie.
La ricerca ha dimostrato che il cervello per effetto della cronostasi dopo l’osservazione delle lancette di un orologio a muro percepisce l’illusione di un ritardo nello spostamento successivo della lancetta dei secondi. Quindi non si può davvero “riprodurre” l’informazione nel tipo di fotogramma per fotogramma o nella modalità del secondo per secondo cui siamo abituati con le registrazioni audiovisive.
Vice – Il Connectome, dalla mia comprensione, semplicemente è la documentazione di connessioni, ma non fornisce alcuna informazione su ciò che in questi punti è passata tra i neuroni. Se non è possibile riprodurre o comunque accedere alle informazioni nel nostro cervello, cosa serve a una persona media avere una mappa dei percorsi del loro cervello?
Russell Hanson – L’obiettivo del nostro lavoro è quello di costruire le infrastrutture per rendere questi dati utilizzabili e interessanti. E’ abbastanza chiaro che avere una mappa del cervello che si tratti di un topo, una mosca, o un essere umano, è un primo necessario componente per la “riproduzione” di una significativa simulazione dinamica di un cervello. Abbiamo deciso di affrontare questa sfida ingegneristica con gruppi molto capaci. La ricerca nella sua forma più semplice, sicuramente fornirà informazioni per il trattamento di devastanti malattie come l’Alzheimer, il Parkinson, l’autismo e la depressione.