Home Artikelen De ratrace naar de simulatie van een mensenbrein

De ratrace naar de simulatie van een mensenbrein

door Eef van Bommel and Nikita Krouwel

Vandaag begint het InScience filmfestival in Nijmegen waar donderdag de documentaire In Silico wordt gespeeld over het Human Brain Project (HBP). ANS sprak met Paul Tiesinga, hoogleraar Neuroinformatica aan de Radboud Universiteit en onderzoeker voor het Donders Instituut, die betrokken is bij het project. Hij vertelt over het verloop van het HBP, de toekomst van breinsimulaties en de documentaire.

Het HBP begon met de visie van neurowetenschapper Henry Markram om in een periode van tien jaar een simulatie van het menselijk brein te produceren. In de documentaire In Silico volgt regisseur Noah Hutton vanaf het begin verschillende wetenschappers die meewerken aan het HBP. Over een periode van tien jaar laat Hutton zien wat er bij zo’n project komt kijken: het binnenhalen van investeringen, de conflicten tussen collega-wetenschappers en de intellectuele uitdagingen van baanbrekend onderzoek.

Het HBP door de ogen van een ingewijde

Tiesinga is als neuro-informaticus betrokken bij het project. ‘Samen met nog een paar honderd andere Europese wetenschappers ben ik betrokken bij het project,’ vertelt Tiesinga. ‘Het HBP is in 2013 gestart met het doel om de eerste vijf jaar te werken aan een simulatie van het muizenbrein en de tweede vijf jaar hetzelfde te doen voor het menselijk brein’, zegt Tiesinga. Het is een van de meest grootschalige neurowetenschappelijke projecten in die tijd. ‘Daarvoor hebben we zowel informatie zelf verkregen als de data van andere onderzoekers gebruikt om die in een groot data-driven model om te zetten.’ Het samenbrengen van enorme hoeveelheden data uit verschillende onderzoeken op zo’n grote schaal was vernieuwend. ‘Voorheen werd neurowetenschappelijk onderzoek vooral in isolatie bekeken in plaats van in relatie tot elkaar.’

Het is een van de meest grootschalige neurowetenschappelijke projecten in die tijd.

Tiesinga vertelt vanachter zijn computer in zijn studeerkamer enthousiast over zijn rol binnen het grote, overkoepelende project. ‘In eerste instantie schreef ik een klein programma dat de verbindingen tussen neuronen kon reproduceren. Daarna werkte ik aan het verbinden van twee soorten informatie om daar modellen van te maken zodat er een betere schatting van die connectiviteit kon worden gemaakt.’ Op deze manier heeft hij van dichtbij kunnen observeren hoe het HBP in de afgelopen acht tot negen jaar is veranderd. 

De tragiek van het Human Brain Project

Het HBP liep vanaf het begin tegen verschillende problemen aan. Tiesinga beaamt dit. Volgens hem was het doel van het project, afgezien van de simulaties van het muizen- en mensenbrein, niet duidelijk genoeg. ‘Ten grondslag daaraan lag dat het tien jaar durende project in vier segmenten van twee tot drie jaar is ingedeeld, waarbij elke overgang met structurele en inhoudelijke veranderingen gepaard ging. Dit maakt het lastig maakt om echt uitputtend onderzoek te bedrijven en een visie te behouden.’ Daarnaast werken er zo’n driehonderd onderzoekers aan het project die allemaal hun eigen onderzoek verrichten. ‘Het project is tot stand gekomen door meerdere ideeën over het produceren van breinsimulaties samen te voegen in een groot project. Daardoor zijn er verschillende fracties ontstaan met een net iets ander doel,’ zegt hij enigszins opgelaten.

‘De EU leverde maar de helft van dat geld.’

Een ander groot probleem was de financiering van het project. Tiesinga legt uit: ‘De Europese Commissie zou in eerste instantie een miljard euro investeren in het project, maar in werkelijkheid leverde de EU maar de helft van dat geld.’ De rest moesten de wetenschappers zelf bij elkaar halen van andere bronnen. ‘Wanneer de EU meer vrijheid had gegeven aan de onderzoekers was het project beter van de grond gekomen. In plaats daarvan trok de EU meermaals aan de noodrem. Hierdoor hebben de wetenschappers de nieuwe informatie die nodig was voor de breinsimulaties niet hebben kunnen verkrijgen. Het project kondaardoor niet binnen tien jaar worden afgerond,’ vertelt Tiesinga teleurgesteld. Door het gebrek aan geld konden wetenschappers niet de nodige onderzoeken doen om meer informatie te verzamelen over de verbindingen tussen hersengebieden en neuronen. Deze informatie was cruciaal voor het creëren van de breinsimulaties. De neuro-informaticus noemt dit alles ‘de tragiek van het Human Brain Project’.

Critici zijn sceptisch over Markrams’ moonshot

Het project kreeg niet alleen te maken met tegenslagen, maar ook met forse kritiek van andere neurowetenschappers. ‘Zij vonden dat er nog niet genoeg informatie bekend was over het brein, en specifiek de connectiviteit van neuronen, om dit succesvol weer te geven in de simulatie van een brein’, vertelt Tiesinga. Om deze reden waren zij van mening dat het zonde was om zoveel geld te investeren in één project in plaats van verschillende neurowetenschappelijke onderzoeken. Tiesinga begrijpt de wetenschappers die liever eerst meer onderzoek naar het brein hadden willen doen. ‘In neurowetenschappelijk onderzoek zijn er nog een hoop belangrijke vragen die je kunt beantwoorden, maar je moet een keuze maken’, aldus de wetenschapper. ‘Door de grote investering konden we een groot doel nastreven: een moonshot landen op de maan was eigenlijk het idee.’ Dit is ook waarom wetenschappers zoals Tiesinga geïnteresseerd waren in het project. ‘Het doel om binnen tien jaar een breinsimulatie te produceren maakte het project juist uniek.’

De nieuwe koers van het HBP

Uiteindelijk hebben de wetenschappers van het HBP hun doel niet kunnen behalen. ‘Het initiële doel is uiteindelijk losgelaten. We zijn niet eens halverwege, maar staan nog steeds aan het begin.’ Toch zijn er belangwekkende resultaten voortgekomen uit het grootschalige project. ‘Er zijn heel veel papers geproduceerd met interessante resultaten. Daarnaast zijn er een aantal breinatlassen gepubliceerd, van onder andere een ratten- en mensenbrein. Deze atlassen zijn essentieel voor neurowetenschappers om data te vergelijken’, vertelt de neuro-informaticus enthousiast. Dat laatste is onderdeel van de nieuwe richting van het HBP. ‘Het doel is nu om een toegankelijke infrastructuur voor Europese neurowetenschappers te creëren, door middel van atlassen en EBRAINS’, legt Tiesinga uit. ‘Zij kunnen hiermee analyses uitvoeren en inzichten verkrijgen die ze niet met hun eigen onderzoek alleen hadden kunnen krijgen.’

Markram’s hersenkronkels in beeld

Wanneer Tiesinga wordt gevraagd of de documentaire over het project is geslaagd, geeft hij allereerst terloops toe dat hij deze pas met een half oog gekeken heeft. Wat hij desalniettemin meteen benoemt, is dat de sfeeropnames van het onderzoeksteam kloppend zijn weergegeven door documentairemaker Hutton, die het project van begin af aan volgt. ‘Vooral het initiële enthousiasme van het team is goed in beeld gebracht’, knikt Tiesinga. ‘Daarnaast zijn de resultaten duidelijk weergegeven met mooie visualisaties.’ 

‘Wetenschap is soms gedreven door een persoon die een duidelijke mening heeft en daar niet van afwijkt.’

De documentairemaker geeft ook de critici ruim baan in de documentaire. Tiesinga vertelt dat Markram de documentairemaker hiervoor op zijn kop gaf onder het mom dat je niet moet luisteren naar ‘die mensen’. Tiesinga merkt op dat dit eigengereide karakter tekenend is voor de persoon Markram. ‘Wetenschap is soms gedreven door een persoon die een duidelijke mening heeft en daar niet van afwijkt’, grijnst Tiesinga. Hij vervolgt: ‘Soms heb je juist zo iemand als Markram nodig’. Hijzelf vindt echter dat de documentaire juist meer is geslaagd omdat deze de kritiek meeneemt. De kritiek geeft een kijkje achter de schermen in de wetenschap. ‘Zo kun je echt meeleven met de onderzoekers wat de documentaire heel invoelbaar maakt’, besluit Tiesinga. 

Het InScience evenement In Silico met de nabespreking van Paul Tiesinga vindt plaats donderdag 11 november, 19:00-20:50 in Lux. 

Laat een reactie achter

Gerelateerde artikelen