Comprender la cognición
Imagine una manzana: su verdor, su sabor amargo y su crujiente fresco y crujiente; ¿cómo crea el cerebro una representación de una manzana así?
Esta es una de las preguntas que se hace el Proyecto Cerebro Humano (HBP). Para comprender mejor el cerebro humano, se necesitan teorías, modelos y marcos conceptuales, que se puedan probar y refinar. La HBP está apoyando el trabajo de neurocientíficos cognitivos y teóricos para desbloquear conocimientos más profundos sobre el funcionamiento de nuestro cerebro.
Los neurocientíficos teóricos están trabajando para desarrollar una teoría del cerebro a múltiples escalas que sintetiza enfoques de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba basados en datos. También están tratando de: unificar teorías de aprendizaje, memoria, atención y comportamiento orientado a objetivos; comprender funciones cognitivas complejas como navegación espacial, recursión y procesamiento simbólico; e identificar puentes que vinculen las múltiples escalas temporales y espaciales implicadas en la actividad cerebral y en las señales capturadas por imágenes y otras tecnologías.
Los neurocientíficos cognitivos de la HBP están analizando la naturaleza de la percepción visual, la propagación de ondas lentas en el cerebro dormido, el papel del hipocampo en la memoria episódica (recuerdos personales de nuestras vidas) y desarrollando nuevas formas de medir el estado de conciencia tanto en personas como en otros animales.
Crear representación
¿Cómo crea el cerebro una representación de un objeto, como una manzana, a partir de información multisensorial? Esta pregunta es crucial, ya que estas representaciones son la base de procesos cognitivos superiores, como la formación de categorías, el razonamiento y el lenguaje. Uno de nuestros objetivos es desarrollar una red neuronal de “aprendizaje profundo” que aprenda a reconocer objetos y funciones de manera similar a los sistemas neurobiológicos reales.
Conciencia
Uno de los problemas sin resolver más profundos de la ciencia es la naturaleza de la conciencia: ¿cómo se genera la conciencia por el cerebro? Hay varios problemas clínicos y éticos que limitan la forma en que podemos abordar esta cuestión, como la evaluación del nivel de conciencia en los pacientes después de una lesión cerebral. Las formas novedosas de medir los niveles de conciencia harán que los médicos dependan menos de mediciones puramente conductuales; esto beneficiará, por ejemplo, a los pacientes en coma.
Ondas lentas en el cerebro dormido
Del mismo modo, ¿cómo pueden surgir fenómenos dispares como el sueño y la vigilia de los mismos sistemas cortico-talámicos en el cerebro? Para responder a esta pregunta, investigaremos la actividad de onda lenta y las simulaciones de grandes poblaciones de neuronas de disparo en ratones y humanos.
Memoria
Los recuerdos episódicos son nuestras experiencias personales y conscientes dentro del espacio y el tiempo. La capacidad del cerebro para recordar objetos y experiencias a partir de información multisensorial (por ejemplo, visión, audición o tacto) es clave para comprender la memoria humana. La HBP está llevando a cabo una serie coordinada de experimentos para identificar los mecanismos neuronales detrás de la memoria episódica y validarlos mediante modelos computacionales y sistemas robóticos.
El trabajo de los neurocientíficos teóricos y cognitivos de la HBP se alimenta del trabajo de otras partes de la HBP, particularmente las plataformas de neurorrobótica y neurocomputación.
