This post is also available in Engels.
Het optimisme over hersenwetenschap is groter dan ooit. De Europese Commissie investeerde in 2013 zelfs een miljard euro in het ‘Human Brain Project’. Het ambitieuze doel: binnen tien jaar een complete computersimulatie van een menselijk brein maken. Tijd voor een tussenstand.
De medische wetenschap heeft in de voorbije eeuwen veel vooruitgang geboekt, maar bij de behandeling van veel psychiatrische en neurologische stoornissen zitten artsen nog met de handen in het haar. Sommige wetenschappers geloven dat we nu verder kunnen komen door het menselijke brein op een zogenaamde ‘supercomputer’ te simuleren.
Een bekende voorvechter van dit idee is de Zuid-Afrikaanse neurowetenschapper Henry Markram. In 2005 bedacht hij het Blue Brain Project, een initiatief om het brein van een rat in een supercomputer na te bouwen. Voor dit project werd de elektrische activiteit van rattenneuronen minutieus gemeten met elektrodes, en werd deze data gebruikt om kleine netwerken van hersencellen te simuleren. Het resulteerde in simulaties van neurale circuits met één miljoen neuronen en maar liefst één miljard verbindingen.
Visualisatie van een model van een klein netwerk van een jonge rat.
Het Human Brain Project
Door het succes van zijn Blue Brain Project wist Markram beleidsmakers ervan te overtuigen een investering te doen in een uitbreiding van zijn missie. Geïnspireerd door het succes van het ‘Human Genome Project’, dat het hele menselijke genoom in kaart bracht, werd het equivalent op touw gezet voor het gehele brein: het Human Brain Project.
Dit project leidde snel tot controverse. Volgens critici in de wetenschappelijke wereld zou er sprake zijn van mismanagement, geldverspilling en verkeerde prioritering van de onderzoeksgelden.
Wetenschappers wijzen echter ook op een fundamenteler probleem. Het Human Brain Project gaat uit van individuele hersencellen, en door steeds meer neuronen en circuits (microniveau) te combineren wil men uitkomen op een simulatie van het hele brein (macroniveau). Deze aanpak gaat voorbij aan een belangrijke natuurwet: het geheel is meer dan de som der delen. Zoals je golven in de zee niet kunt begrijpen door alleen waterdruppels te onderzoeken, kun je de werking van het brein niet snappen als je alleen individuele cellen simuleert. Hiervoor is inzicht in de overkoepelende architectuur van het brein nodig, en dat inzicht bestaat nog niet.
Het bouwen van een brein ‘in silico’: nog een droombeeld? Afbeelding door Gengiskanhg (CC-BY-SA).
Verkeerde focus?
Er zijn dus nieuwe conceptuele modellen nodig om te omschrijven hoe een heel brein – een combinatie van tientallen miljarden cellen – zich gedraagt. Zulke modellen kun je verbeteren met experimenten, maar juist hieraan besteedde het Human Brain Project tot nu toe nauwelijks aandacht. Er werd zelfs sterk bezuinigd op experimenteel onderzoek, bijvoorbeeld door het primatenonderzoek volledig te schrappen.
Het ontbreken van experimenten aan de hersenen ‘in levenden lijve’ leidde tot scherpe kritiek op het Human Brain Project en een open brief ondertekend door meer dan honderd vooraanstaande hersenwetenschappers. Vervolgens werd een bemiddelingscommissie ingesteld om uit de impasse te komen. Haar advies: een verandering in het management en een bijgestuurde onderzoeksfocus.
Het eerste advies is al ter harte genomen, en tevens werd de belofte gemaakt dat de onderzoeksfocus in de toekomst weer naar de cognitieve neurowetenschap terugkeert. Nu maar hopen dat het Human Brain Project hiermee op de juiste koers is. Een simulatie van het menselijk brein is nog ver weg, maar met onderzoek op alle niveaus kunnen we dichterbij volledig begrip van de hersenen komen. En wellicht is een definitieve behandeling van neuropsychiatrische stoornissen als Alzheimer, depressie en autisme dan ook mogelijk.
Deze blog werd geschreven door onze vaste gastblogger Ruud Berkers.
Bewerkt door Jeroen.
