Neurociencia computacional

La neurociencia computacional es una ciencia interdisciplinar que enlaza los diversos campos de la neurociencia, la ciencia cognitiva, la ingeniería eléctrica, las ciencias de la computación, la física y las matemáticas. El término fue introducido por Eric L. Schwartz en una conferencia de 1985 en Carmel, California, a petición de la Systems Development Foundation, para ofrecer un resumen del estado actual de un campo que hasta entonces era nombrado de muy diversas formas: modelado neural, teoría cerebral y redes neurales. Las actas de esta reunión definitoria fueron publicadas más tarde en el libro ""Neurociencia Computacional"", MIT Press (1990). Las primeras raíces históricas del campo pueden ser rastreadas hasta el trabajo de personas como Hodgkin y Huxley, Hubel y Wiesel, y David Marr, por nombrar unos pocos. Hodgkin y Huxley desarrollaron la pinza de voltaje y crearon el primer modelo matemático del potencial de acción. Hubel y Wiesel descubrieron que las neuronas de la corteza visual primaria, la primera área cortical que procesa información desde la retina, poseían campos receptivos orientados y organizados en columnas (Hubel y Wiesel, 1959). El trabajo de David Marr se centró en las interacciones entre neuronas, sugeriendo un acercamiento computacional al estudio de cómo ciertos grupos funcionales de neuronas en el hipocampo y el neocórtex interactúan, almacenan, procesan y transmiten información. Los modelos computacionales biológicamente realistas de neuronas y dendritas comenzaron con las investigaciones de Wilfrid Rall, y el primer modelo multicompartimental se basó en la teoría de cables.La neurociencia computacional difiere del conexionismo psicológico y de las teorías del aprendizaje de disciplinas como el aprendizaje automático, las redes neurales y la teoría del aprendizaje estadístico en que enfatiza las descripciones funcional y biológicamente realistas de neuronas (y sistemas neurales), su fisiología y su dinámica. Estos modelos captan las características esenciales del sistema biológico en múltiples escalas espacio-temporales desde las corrientes de membranas, proteínas y acomplamiento químico hasta las oscilaciones de redes, la arquitectura topográfica y de columnas, y el aprendizaje y la memoria. Estos modelos computacionales se usan para probar hipótesis que puedan ser verificadas directamente mediante experimentos biológicos actuales o futuros.En la actualidad, este campo está experimentando una rápida expansión. Existe gran variedad de programas, como el GENESIS o el NEURON, que permiten un veloz y sistemático modelado in silico de neuronas realistas. El proyecto Blue Brain, una colaboración entre IBM y la Escuela Politécnica Federal de Lausanne, pretende construir una simulación biofísica detallada de una columna cortical en el superordenador Blue Gene. Este proyecto internacional tiene un subproyecto Cajal Blue Brain desarrollado en España, coordinado por la Universidad Politécnica de Madrid (Facultad de Informática y CeSViMa) en colaboración con el Instituto Cajal del CSIC.