O Projeto Cérebro Humano termina em setembro, após uma década. A natureza examina suas conquistas e seu passado conturbado.
Foram necessários 10 anos, cerca de 500 cientistas e cerca de 600 milhões de euros, e agora o Projeto Cérebro Humano – um dos maiores esforços de investigação alguma vez financiados pela União Europeia – está a chegar ao fim. Seu objetivo audacioso era compreender o cérebro humano modelando-o em um computador.
Durante a sua execução, cientistas sob a égide do Human Brain Project (HBP) publicaram milhares de artigos e fizeram avanços significativos na neurociência, como a criação de mapas 3D detalhados de pelo menos 200 regiões cerebrais, o desenvolvimento de implantes cerebrais para tratar a cegueira e a utilização de supercomputadores para modelar funções como memória e consciência e avançar tratamentos para diversas condições cerebrais.
“Quando o projeto começou, quase ninguém acreditava no potencial dos big data e na possibilidade de os utilizar, ou dos supercomputadores, para simular o complicado funcionamento do cérebro”, afirma Thomas Skordas, vice-diretor-geral da Comissão Europeia em Bruxelas.
Quase desde que começou, porém, o HBP tem atraído críticas. O projeto não atingiu o seu objetivo de simular todo o cérebro humano – um objetivo que muitos cientistas consideraram improvável em primeiro lugar. Mudou de direção várias vezes e a sua produção científica tornou-se “fragmentada e semelhante a um mosaico”, afirma Yves Frégnac, membro da HBP, cientista cognitivo e diretor de investigação da agência nacional de investigação francesa CNRS, em Paris. Para ele, o projeto não conseguiu proporcionar uma compreensão abrangente ou original do cérebro. “Eu não vejo o cérebro; Vejo pedaços do cérebro”, diz Frégnac.
Os diretores da HBP esperam aproximar esse entendimento com uma plataforma virtual – chamada EBRAINS – que foi criada como parte do projeto. EBRAINS é um conjunto de ferramentas e dados de imagem que cientistas de todo o mundo podem usar para executar simulações e experimentos digitais. “Hoje, temos todas as ferramentas em mãos para construir um verdadeiro gêmeo cerebral digital”, diz Viktor Jirsa, neurocientista da Universidade Aix-Marseille, na França, e membro do conselho da HBP.
Mas o financiamento para esta ramificação ainda é incerto. E numa altura em que enormes e dispendiosos projetos cerebrais estão em alta noutros lugares, os cientistas na Europa estão frustrados com o fato de a sua versão estar perdendo força. “Fomos provavelmente um dos primeiros a iniciar esta onda de interesse pelo cérebro”, diz Jorge Mejias, neurocientista computacional da Universidade de Amsterdã, que ingressou no HBP em 2019. Agora, diz ele, “todo mundo está correndo, nós não tenho tempo para apenas tirar uma soneca”.
Passado em xadrez
O HBP foi controverso desde o início. Quando foi lançado em 2013, um dos seus principais objetivos era desenvolver as ferramentas e infraestruturas necessárias para compreender melhor a função e a organização do cérebro e das suas doenças, juntamente com projetos mais pequenos em neurociências básicas e clínicas. Foi um dos dois programas de investigação de longo prazo que receberam fundos naquele ano e que se destinavam a impulsionar a indústria na Europa; o outro foi um projeto para estudar o potencial do grafeno.
Foi prometido ao HBP um bilhão de euros em fundos. No final, recebeu 607 milhões de euros, incluindo 406 milhões de euros da UE, disponibilizados ao longo de quatro fases e distribuídos aos laboratórios que competiram por subvenções em cada fase (ver “Como evoluiu o Projeto Cérebro Humano” – “How the Human Brain Project evolved”, na imagem abaixo).
Mas no primeiro ano, o HBP teve problemas. O fundador e ex-diretor, o neurocientista Henry Markram, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Lausanne (EPFL), disse que o HBP seria capaz de reconstruir e simular o cérebro humano em nível celular dentro de uma década. As afirmações de Markram despertaram ceticismo generalizado por parte dos neurocientistas. “Quando a ciência traça um novo rumo, a controvérsia surge naturalmente”, diz Markram.
O objetivo ambicioso pode ter ajudado o HBP a decolar, diz Timothy O’Leary, neurocientista computacional da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, que não faz parte do HBP. “Não está claro se o HBP teria sido financiado sem algum tipo de objetivo ridiculamente ambicioso associado a ele.”
Com o tempo, a liderança de Markram tornou-se cada vez mais impopular. Em 2014, ele e os outros dois membros do comitê executivo mudaram o foco do projeto, cortando uma série de pesquisas em neurociência cognitiva que resultou na saída de uma rede de 18 laboratórios do projeto. Markram diz que houve disputa sobre o financiamento das diversas armas. Em resposta, mais de 150 cientistas assinaram uma carta de protesto, instando a Comissão Europeia a reconsiderar o propósito do HBP a tempo da segunda ronda de financiamento. A carta dizia que o HBP era mal gerido e tinha parcialmente desviado do seu curso científico. “Tornou-se evidente que alguns membros da comunidade da neurociência não estavam prontos para se unirem sob uma visão única“, diz Markram.
A UE formou um comité de especialistas independentes para analisar a forma como o projeto estava sendo executado e para rever os seus objetivos científicos. O comité recomendou que o HBP reavaliasse e articulasse de forma mais precisa os seus objetivos científicos, bem como reintegrasse as neurociências cognitivas e de sistemas no seu programa principal. Em Fevereiro de 2015, o conselho de administração do HBP votou pela dissolução do comité executivo composto por três pessoas e pela sua substituição por um conselho maior.
O tumulto fez com que alguns cientistas desconfiassem do projeto. “Esse ceticismo continuou se arrastando um pouco”, diz Mejias.
Enquanto isso, grandes projetos cerebrais foram lançados ou acelerados em outros lugares. Os Estados Unidos e o Japão lançaram projetos cerebrais na mesma época que o HBP – o primeiro continuará até 2026 e o último espera durar um total de 15 anos. O projeto cerebral da China começou em 2021, e os projetos da Austrália e da Coreia do Sul entraram no seu sétimo ano.
O drama do HBP não terminou com a destituição do comité executivo. Entre 2016 e 2020, ocorreram diversas mudanças nos escalões superiores da gestão do projeto. Enquanto isso, a ciência começou a ganhar velocidade. Em 2016, como resultado da fase de desenvolvimento do projeto, o HBP lançou seis plataformas operacionais especializadas, abrangendo áreas como simulações cerebrais, análise e computação de alto desempenho e neurorobótica.
A ideia era integrar as seis vertentes com o passar do tempo, mas no início “eram bastante independentes”, diz Katrin Amunts, neurocientista do Centro de Investigação Jülich, na Alemanha, e diretora de investigação científica do HBP. “Ter um projeto tão grande como o HBP significa que há um processo de aprendizagem, nem tudo funciona desde o início”, afirma.
Maiores sucessos
Deixando de lado a gestão, o HBP acumulou alguns dados científicos importantes e úteis. Ao criar e combinar mapas 3D de cerca de 200 córtex cerebrais e estruturas cerebrais mais profundas, os cientistas da HBP criaram o Atlas do Cérebro Humano, que é acessível através do EBRAINS. O atlas retrata a organização multinível do cérebro, desde a sua arquitetura celular e molecular até aos seus módulos funcionais e conectividade.
“O Atlas do Cérebro Humano é um pouco como o Google Maps, mas para o cérebro”, disse Amunts durante uma coletiva de imprensa no HBP Summit 2023, em março.
O atlas usou dados cerebrais post-mortem para gerar mapas padronizados, contabilizando a variabilidade natural entre as pessoas. Utilizando o atlas, os cientistas da HBP identificaram seis regiões cerebrais anteriormente desconhecidas no córtex pré-frontal que contribuem para a memória, linguagem, atenção e processamento musical. Ele também vincula seus mapas a dados de expressão genética no Allen Human Brain Atlas, um banco de dados desenvolvido pelo Allen Institute for Brain Science em Seattle, Washington, que caracteriza os neurônios em todo o cérebro. Utilizando os atlas emparelhados, os investigadores revelaram como as alterações na expressão genética associadas à depressão estavam ligadas a alterações estruturais e funcionais numa região do córtex frontal.
Os pesquisadores do HBP também desenvolveram algoritmos exclusivos que podem construir um modelo de estrutura em escala real de regiões do cérebro a partir de imagens de microscopia. Usando esta ferramenta, os pesquisadores produziram um mapa detalhado da região CA1 no hipocampo, uma área importante para a memória. O mapa contém cerca de 5 milhões de neurônios e 40 bilhões de sinapses.
O HBP traduziu algumas descobertas em aplicações clínicas, utilizando modelos personalizados do cérebro – ou “gémeos digitais” – para melhorar os tratamentos para a epilepsia e a doença de Parkinson. Os gêmeos digitais são representações matemáticas do cérebro de uma pessoa que mesclam varreduras de um indivíduo com um modelo, explica Jirsa.
Jirsa e os seus colegas lançaram um ensaio clínico denominado EPINOV em junho de 2019, para testar se modelos digitais construídos com base em dados de tomografias cerebrais podem ajudar a identificar a origem das convulsões e melhorar a taxa de sucesso da cirurgia para a epilepsia. Isto é “algo que eu não teria sido capaz de fazer fora do EBRAINS”, diz Jirsa.
O ensaio EPINOV recrutou 356 pessoas em 11 hospitais franceses. Jirsa espera disponibilizar os dados de imagem do ensaio para outros pesquisadores por meio do EBRAINS.
O plano original do projeto do HBP incluía o desenvolvimento de sistemas de computação modelados no cérebro. Os cientistas do HBP contribuíram para redes neurais que podem simular grandes sistemas semelhantes a cérebros, seja para testar ideias sobre como os cérebros funcionam ou para controlar outro hardware, como robôs ou smartphones.
Não é a imagem completa
Os organizadores e críticos do projeto citam um fio condutor comum ao HBP: a fragmentação. Esta é uma questão de longa data na pesquisa em neurociência. “Vejo aplicações muito astutas, mas não se vê integração multiescala e não se vê os grandes problemas sendo resolvidos”, diz Frégnac.
Nos seus últimos três anos, o HBP tentou superar a fragmentação dos seus subprojetos interdisciplinares, unindo as suas tecnologias no EBRAINS. As iniciativas nas seis plataformas do HBP começaram a desenvolver ferramentas compatíveis e padrões de dados partilhados, e alguns grupos foram reorganizados para se centrarem em desafios científicos específicos e não em disciplinas. “Mas há muito trabalho sendo feito”, diz Jirsa. “A neurorobótica [ainda] não tem nenhuma ligação com o grupo mais orientado clinicamente.”
Para alguns investigadores, os resultados científicos fragmentados do HBP resultam de uma falta de foco. “Espero que seja um projeto que dura mais de dez anos e que produza um avanço conceptual”, afirma Fred Wolf, neurofísico teórico da Universidade de Göttingen, na Alemanha, que deixou o HBP após assinar a carta aberta. Mas esse não foi o caso do HBP, diz ele.
David Hansel, neurocientista do Centro Integrativo de Neurociência e Cognição em Paris, que não fez parte do projeto, diz que a falta de priorização e a colaboração limitada do HBP significaram que ele não conseguiu capitalizar seu tamanho e realmente unir a comunidade de neurociência por trás um objetivo comum. “Não havia uma lista de questões principais e razoáveis para abordar. Basicamente, o ‘objetivo’ era compreender o cérebro.”
John Ngai, diretor da Iniciativa de Pesquisa do Cérebro do Instituto Nacional de Saúde dos EUA através do Avanço de Neurotecnologias Inovadoras (BRAIN) em Bethesda, Maryland, que se concentra no desenvolvimento de ferramentas para catalogar, monitorar e medir o cérebro, acha que a ênfase na coleta de dados em vez de hipóteses a ciência orientada é defensável. “A grande ciência nem sempre gira em torno de viagens lunares, especialmente quando os passos em direção aos objetivos principais são incertos.”
O legado
No final de setembro, o HBP deixará de distribuir recursos. Embora alguns empreendimentos surgidos do projeto já tenham garantido bolsas para continuar o seu trabalho, o futuro é incerto para muitos investigadores que trabalharam parcial ou totalmente com o HBP.
Mas Amunts e outros esperam que o trabalho do HBP e a plataforma EBRAINS constituam uma base para a neurociência europeia nos próximos anos. “A pesquisa sobre o cérebro requer uma compreensão dos vários níveis e das múltiplas escalas do cérebro”, diz Amunts.
Em janeiro de 2018, o HBP recebeu 50 milhões de euros, incluindo 25 milhões de euros da UE, para desenvolver ferramentas interativas de supercomputação e serviços de armazenamento de dados para o EBRAINS.
Os investigadores já estão utilizando a plataforma para ver como o cérebro pode responder à estimulação, por exemplo, e para desenvolver robôs que imitam o cérebro. Ngai diz que a mudança do HBP para o EBRAINS produziu uma ferramenta valiosa. Existem plataformas semelhantes em outros lugares, mas carecem da escala e dos serviços fornecidos pelo EBRAINS.
Em março, a Comissão Europeia recusou um pedido de 38 milhões de euros para manter o EBRAINS em funcionamento, mas reabriu o mesmo pedido de financiamento em junho, após negociação com o HBP, dando à equipe outra oportunidade de se candidatar. Se não tiver êxito, a plataforma dependerá de uma combinação de financiamento privado e apoio financeiro de cada país da UE.
Entretanto, a Comissão Europeia prepara-se para fazer um balanço. A revisão final do projeto começará em novembro e deverá ser publicada em janeiro de 2024. “Se não quisermos viver o equivalente ao inverno da IA na neurociência global, precisamos torná-lo respeitável. Precisamos realmente avaliar se este tipo de iniciativa emblemática tem sido boa ou não”, afirma Frégnac.
No entanto, o fim do HBP não é o fim da neurociência na Europa, afirma Pawe? ?wieboda, executivo-chefe da EBRAINS e diretor-geral do HBP.
A Comissão Europeia e os Estados-Membros estão planejando a próxima fase da investigação europeia sobre a saúde cerebral, que se concentrará na utilização de modelos cerebrais personalizados para promover a descoberta de medicamentos e melhorar os tratamentos para doenças cerebrais.
Mas os investigadores dizem que os projetos futuros terão de evitar as lutas que assolaram o HBP. “Não queremos fazer outro HBP como foi no início”, diz O’Leary. “Precisamos apoiar a ciência focada em pequena escala, bem como projetos integrados ambiciosos.”
Em última análise, o megaprojeto criou comunidades de cientistas focadas em alguns objetivos comuns, diz ele. “Esse é um legado duradouro.”
Publicado em 28/08/2023 02h00
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