terça-feira, 5 de fevereiro de 2013

"Cérebro em 3D"

    Informático Português Desenvolve Cérebro em 3D


Bruno Magalhães, em Lausanne
Um modelo virtual do cérebro está a ser criado e tem um investigador português envolvido. Bruno Magalhães é informático e lida diariamente com um supercomputador que permite visualizar o cérebro em 3D assim como verificar as transmissões entre os neurónios. Com este processo será possível, por exemplo, observar o que acontece num pequeno grupo de neurónios “através da simulação da actividade inter-neuronal e assim simular o funcionamento de uma parte de um cérebro humano”.
Human Brain nasceu de um projecto piloto chamado Blue Brain que começou em 2005 na Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Esta é uma das instituições que integra o projecto Humain Brain (Cérebro Humano), vencedor da Future and Emerging Technologies (FET) Flagship Projects, uma iniciativa europeia que pretende enfrentar os maiores desafios da ciência moderna.
Os investigadores de Lausanne, Suíça, começaram com um teste que consistia em simular uma única parte do neocortex e, após validação dos resultados, começaram a tentar simular outras partes do cérebro. Com a atribuição da FET, o Blue Brain vai tentar expandir a sua área de cobertura para outras áreas de neuro-ciências e também colaborar e unir o conhecimento de vários centros de investigação que colaboram incluindo a Fundação Champalimaud.

O processo na Suíça, até ao momento, tem sido construir o cérebro em 3D a partir do modelo biológico que é o cérebro de ratos. Do scanner em 3D extraem a imagem dos neurónios. Um modelo matemático explica como os neurónios se interligam, como transmitem sinais uns aos outros. Toda essa informação é colocada no computador.

O grande problema surge devido à quantidade de informação que requer um computador com capacidade de processamento elevado que permita processar um cérebro humano, “o qual que contem aproximadamente 100 mil milhões (100x10^9) de neurónios inter-ligados através de mil biliões (10^15) de sinapses. Tal computador ainda não está disponível, limitando o tamanho máximo da simulação”, diz Bruno.

É aí que ele entra. “A minha função principal é pegar nos modelos matemáticos, nos formatos 3D que representam os neurónios, e fazer com que aquilo possa ser executável num supercomputador, o que na prática significa simular uma rede neuronal maior do que a simulada até ao momento. Em termos informáticos, designa-se por paralelizar um problema utilizando um supercomputador". Este é usado para resolver um problema impossível de tratar num computador normal.
“Depois de termos um cérebro relativamente grande, na ordem do milhões de neurónios, começamos a simular a transmissão de sinais entre os neurónios e a partir daí criamos uma espécie de sequência temporal onde se vê os neurónios que funcionam em determinado tempo. Tudo isto visualizado em 3D e comparado com o funcionamento normal do cérebro”, explica o informático de 29 anos.

Há biólogos, matemáticos, neurocientistas, físicos, médicos e informáticos envolvidos neste processo científico. Também existem outros cargos que servem como estrutura de suporte financeiro e organizacional.
Bruno iniciou o percurso académico na Universidade do Minho e no quarto ano de faculdade fez Erasmus [um programa de mobilidade académica] na Eslóvenia. No ano seguinte seguiu para Londres, onde estagiou numa casa de investimento. “Comecei o mestrado em computação avançada no Imperial College London”, diz.

As oportunidades foram surgindo e foi atraído para a Suíça pelo projecto Blue Brain. Na altura esteve também em entrevistas e conversações com a Google e Amadeus, mas optou pela escola suíça porque “tinha a possibilidade de trabalhar com tecnologia topo de gama, estar próximo do supercomputador e fazer o doutoramento”, adianta Bruno.

E assim está há quase dois anos e meio envolvido num projecto que vai agora crescer e graças a FET tornar-se o Human Brain Project. “Com atribuição da bolsa Flagship, vamos ter mais recursos para termos um supercomputador maior e gerar circuitos ainda maiores. Vamos ter também contacto com mais especialistas o que vai permitir termos mais informação e irmos além do estabelecimento das transmissões entre neurónios”, comenta o jovem informático português.

Para executar o seu trabalho, Bruno necessita de um computador Blue Gene B que é composto por 4096 computadores cada um com quatro core’s. “Recentemente adquirimos o Blue Gene Q, o modelo seguinte que permitir simular uma rede neuronal quatro vezes maior”, conclui Bruno Magalhães.

O Projecto Cérebro Humano, onde está incluída a EPFL, quer perceber o cérebro humano e conta com o envolvimento de 80 instituições de investigação, entre elas a Fundação Champalimaud, a única instituição portuguesa a participar neste projecto.

  -  em CiênciaHoje - por Sara Pelicano