Se os cientistas conseguirem “desvendar o cérebro”, isso ajudará a curar todas as doenças, administrar sentimentos, controlar memórias e gerar ideias como um computador?
O neurocientista Ed Boyden falou sobre as perspectivas da pesquisa do cérebro, o que uma pessoa pode alcançar se aprender a controlar os neurônios e por que projetos fracassados devem ter uma segunda ou até uma terceira chance. Theory and Practice publica uma tradução da entrevista.
“Gerar novas ideias constantemente. Não leia sem pensar. Comente, formule, reflita e generalize, mesmo que esteja lendo o prefácio. Portanto, você sempre se esforçará para compreender a essência das coisas, que é o que é necessário para a criatividade."
Ed Boyden uma vez escreveu um pequeno ensaio instrucional "How to Think", e o parágrafo acima se tornou sua regra número 1. Ele tinha 28 anos, iniciou seu próprio grupo de pesquisa em neurociência no MIT e já publicou algumas de suas pesquisas, que lhe rendeu o prestigioso Prêmio Brain por ajudar a alcançar “indiscutivelmente o avanço técnico mais importante em 40 anos”, disse o presidente do júri. Quase dez anos atrás. Seu sistema de geração de ideias parece ter correspondido às expectativas. Boyden recebeu um Prêmio Revelação de US $ 3 milhões no ano passado e ele e seus colegas descobriram um novo método de observação de um circuito elétrico quase inimaginavelmente minúsculo no cérebro. Isso produziu algumas das imagens mais precisas do cérebro.
- Você costuma dizer que seu objetivo é "desvendar o cérebro". O que você tem em mente?
- Acho que o significado desta frase mudará à medida que novos conhecimentos forem adquiridos, mas agora "desvendar o cérebro" para mim significa que, em primeiro lugar, podemos simular (provavelmente usando um computador) processos que irão gerar algo como pensamentos e sentimentos e, em segundo lugar, que podemos entender como tratar distúrbios cerebrais, como Alzheimer ou epilepsia. São dois objetivos que me fazem seguir em frente. Um enfoca a compreensão da natureza humana, o outro é mais médico.
Você pode argumentar comigo observando que há uma terceira questão: o que é consciência? Por que temos memórias, mas garrafas, canetas e mesas, até onde sabemos, não? Receio que ainda não tenhamos uma definição exata de consciência, de modo que essa questão é difícil de abordar. Não temos uma "medida de consciência" que indique o quão consciente algo é. Acho que chegaremos a isso algum dia, mas a médio prazo, gostaria de me concentrar nas duas primeiras perguntas.
“Por que sabemos tanto sobre o mundo? É bastante estranho que possamos entender a lei da gravitação universal ou mecânica quântica"
Vídeo promocional:
Quando você ganhou o Prêmio Revelação em 2016, falou sobre seus esforços contínuos na pesquisa do cérebro: “Se tivermos sucesso, poderemos responder a perguntas como 'Quem sou eu? Qual é a minha personalidade? O que devo fazer? Por que estou aqui?". Como a pesquisa pode nos ajudar a responder à pergunta "Quem sou eu?"
- Vou te dar um exemplo. Quando a crise econômica atingiu em 2008, conversei com muitos sobre por que as pessoas fazem o que fazem. Por que muitas de nossas decisões não são as melhores que poderíamos tomar? Claro, existe todo um campo da ciência - a economia comportamental, que tenta explicar nossas ações em um nível psicológico e cognitivo. Por exemplo, se você fizer muitas perguntas a uma pessoa e ela passar por uma tigela de doces, provavelmente pegará alguns, porque está cansada de respostas e não consegue resistir.
A economia comportamental pode explicar algumas coisas, mas não pode explicar os processos que fundamentam a tomada de decisão e, menos ainda, alguns momentos subconscientes que não temos controle algum. Observe que, quando estamos cientes de algo, geralmente é o resultado de processos inconscientes que aconteceram logo antes. Portanto, se entendêssemos como as células cerebrais são organizadas em um circuito (praticamente um circuito de computador, se preferir) e víssemos como a informação flui através dessas redes e mudanças, teríamos uma ideia muito mais clara de por que nosso cérebro aceita certas soluções. Se entendermos isso, talvez possamos superar algumas das limitações e pelo menos entender por que fazemos o que fazemos.
Você pode imaginar que em um futuro muito distante (provavelmente levará muitas décadas), seremos capazes de fazer perguntas realmente difíceis sobre por que nos relacionamos com certas coisas de uma forma ou de outra, ou por que pensamos em nós mesmos de uma determinada maneira - questões que estão em o campo de visão da psicologia, da filosofia, mas para o qual é tão difícil obter uma resposta com a ajuda das leis da física.
- Como a pesquisa do cérebro ajuda a responder à pergunta "Por que estou aqui?"
- Uma das razões pelas quais mudei da física para o estudo do cérebro foi a pergunta "Por que sabemos tanto sobre o mundo?" É bastante estranho que possamos entender a lei da gravidade, ou que entendamos a mecânica quântica - pelo menos na medida em que os computadores podem ser feitos. É incrível que o mundo seja compreensível de alguma forma.
E me perguntei: se nosso cérebro entende alguma parte da estrutura do Universo, mas não entende todo o resto, e tudo o que ele entende está disponível graças às leis da física, nas quais também se baseia o trabalho do nosso cérebro, então acaba sendo algo como um círculo vicioso, certo? E estou tentando descobrir: como quebrá-lo? Como tornar o universo compreensível? Suponha que não entendamos algo sobre o Universo, mas se sabemos como funciona a mente humana e que tipo de capacidade de pensamento nos falta, talvez possamos criar uma inteligência artificial mais avançada que ajudará a fortalecer nossa capacidade de pensar.
Às vezes chamo esse conceito de "coprocessador cerebral" - algo que funciona com o cérebro e expande nossa compreensão.
Ainda temos muitas perguntas para o universo, certo? Einstein tentou encontrar uma conexão entre a mecânica quântica e a gravidade, mas nunca teve sucesso nesse assunto, e até hoje não está totalmente claro como resolver esse dilema. Talvez, para entender algumas coisas, precisemos aumentar nossas habilidades intelectuais. O que acontece se os expandir? Claro, não há garantias. Mas talvez possamos aprender mais sobre a origem do Universo, sobre quais forças o influenciaram no início da existência e quais estão afetando agora.
- A última pergunta sobre este assunto. Como a pesquisa do cérebro ajuda a responder à pergunta "Qual é a minha personalidade?"
“No momento, estamos tentando mapear a estrutura do cérebro. É muito difícil ver algo nele. O próprio cérebro é grande o suficiente - um ser humano pesa vários quilos - mas as conexões entre os neurônios, conhecidas como sinapses, são minúsculas. Aqui estamos falando sobre nanoescala. Portanto, se você quiser ver como as células cerebrais estão conectadas em uma rede, você precisa considerar as sinapses. Como posso fazer isso? Desenvolvemos uma técnica especial. Pegamos um pedaço de tecido cerebral e injetamos nele um produto químico, mais precisamente um polímero, que é de certa forma muito semelhante à substância das fraldas de bebês. É um polímero que incha quando o líquido é adicionado.
Se o colocarmos dentro do cérebro e adicionarmos água, seremos capazes de separar as moléculas que constituem o cérebro e, então, poderemos ver as minúsculas conexões entre as células. Então, raciocinamos: se pegarmos um cérebro muito pequeno, por exemplo um peixe ou um verme, podemos estudá-lo em sua totalidade? Seremos capazes de representar todo o sistema nervoso com uma precisão de jumpers individuais? Bem, isso está no nível de uma ideia, ainda não há tecnologias necessárias para a implementação, mas se conseguíssemos aprimorar a parte técnica, seria possível traçar um mapa suficientemente detalhado das conexões do cérebro, de acordo com o qual realmente pode ser reproduzido com a ajuda de um computador. E essa cópia funcionará da mesma forma que o cérebro do organismo, que se tornou a fonte primária?
Imagine que tivéssemos um verme com 302 neurônios e notássemos cerca de 6 mil conexões entre eles, bem como moléculas nas junções. É possível simular as ações desse worm? Então, talvez, seja possível fazer o mesmo com um peixe, depois com um rato e depois com um cérebro humano - cada um desses cérebros é cerca de mil vezes maior que o anterior. Se você pudesse mapear o cérebro humano, a questão surgiria imediatamente: se você reproduzisse sua atividade em um computador, ainda seria você? Como observado anteriormente, não temos uma definição exata ou pelo menos funcional de consciência, então, embora não possamos julgar essa qualidade simplesmente olhando para algo, ainda não podemos dar uma resposta, eu diria. Mas isso levanta uma questão interessante sobre a natureza da personalidade.
"Se entendêssemos como as células cerebrais são organizadas em circuitos e víssemos como a informação flui através dessas redes, talvez pudéssemos entender por que fazemos o que fazemos."
- Há cerca de uma década você escreveu um ensaio "Como pensar". Desde então, você teve alguma alteração ou acréscimo a essas regras?
“Escrevi este ensaio muito rapidamente quando começamos a equipe de pesquisa no MIT e passamos a maior parte do meu tempo em uma sala vazia esperando o equipamento chegar. Desde então, com a experiência, aprendi a melhor forma de seguir essas regras. Por exemplo, a regra nº 3 diz: "Trabalhe de trás para frente a partir de seu objetivo."
A partir desse momento, percebi que se você trabalhar a partir de um problema que precisa ser resolvido, e encontrar pessoas que têm algumas habilidades e procedem de suas capacidades, então será muito fácil para vocês trabalharem juntos, porque todos os lados estão envolvidos interessado nisso. Os detentores de habilidades desejam mais influência e solução de problemas, e os definidores de metas desejam novas ferramentas para resolver esses problemas. Portanto, a regra nº 3, "Trabalhe de trás para frente, começando pelo seu objetivo", naturalmente leva à regra nº 6 - "Colabore". Também aprendi a analisar a natureza dos problemas. Este ano, dei uma breve palestra no Fórum Econômico Mundial em Davos. Chamava-se Preparando uma Revolução e tratava de como aprender a se aprofundar nos problemas e criar soluções possíveis. Era algo como How to Think 2.0, mas na forma de um vídeo.
- Quais livros mais influenciaram seu desenvolvimento intelectual?
- Um deles é "Time, Love, Memory" de Jonathan Weiner. Ela fala sobre os tempos em que as pessoas começaram a associar genes a características de comportamento. O autor começa com o amanhecer da era da genética - quando as pessoas descobriam que os raios X mudam genes - e termina com a modernidade, quando os cientistas descobrem quais genes são responsáveis, por exemplo, por nosso senso de tempo ou a capacidade de lembrar. Adoro este livro porque mostra a ciência em movimento - não como um livro didático, “você tem fatos de sete a quarenta e oito, lembre-se deles” - mostra pessoas sofrendo de incerteza que superam todos os tipos de dificuldades, e é muito emocionante. Eu costumava reler todos os anos e isso me influenciou muito.
O segundo livro é chamado Thinking About Science. Ela fala sobre Max Delbrück, um físico que também mudou seu campo de atuação para a biologia. Ele deu uma grande contribuição para a descoberta da estrutura dos genes e ajudou a iniciar uma nova era na biologia molecular. O livro fala muito sobre suas opiniões, sobre como ele contemplou sua transição da física para a biologia. Este livro também influenciou muito minha vida, porque muitas vezes penso em como explorar sistemas complexos como o cérebro, como descobrir o real estado das coisas, como me livrar da aproximação e não parar no meio do caminho.
- Você mencionou que faz anotações constantemente. Que sistema é esse?
- Quando falo com alguém, coloco papel sobre a mesa e faço um resumo da conversa. No final, tiro fotos das anotações no meu celular e entrego a folha ao meu interlocutor. Todos os meses, analiso todas essas sinopses e as rotulo com palavras-chave. Há duas razões para isso. Em primeiro lugar, como eu re-digeri a conversa, isso me ajuda a lembrar dela. Em segundo lugar, uma vez que escolhi as palavras-chave, é fácil encontrá-lo. Até agora, já completei dezenas de milhares dessas notas.
- Seu trabalho sugere que você gaste muito tempo pensando. Como obter resultados máximos?
- São três pontos, do pragmático ao abstrato. Há muito tempo que acordei muito cedo. Tento acordar às 4-5 da manhã, muito mais cedo do que os outros funcionários do laboratório. Graças a isso, tenho algumas horas de silêncio para pensar e não me distrair com nada. Eu acho que isso é importante. Em segundo lugar, muitas ideias boas são realmente ruins, porque, como imediatamente parecem muito boas, todos já pensaram sobre elas e se esforçam para implementá-las. Portanto, muitas vezes penso em coisas que à primeira vista parecem ideias ruins, mas de repente, se você olhar pelo ângulo certo, elas acabam sendo boas? Passo muito tempo tentando abordar as ideias de ângulos diferentes.
Décadas atrás, o astrônomo Fritz Zwicky criou muitas teorias que estão entre as mais importantes da astrofísica atualmente. A mais relevante das ideias atuais, como a matéria escura, ele propôs na década de 1930. Como Zwicky fez isso? Ele apenas considerou todas as opções possíveis. Zwicky chamou seu método de "análise morfológica", mas me parece que isso é impossível de pronunciar, então eu o chamo de "esquema de árvore em mosaico".
Finalmente - e este ponto é ainda mais abstrato - acredito em descobertas fortuitas. Passo muito tempo olhando transcrições de conversas antigas. Muitos deles são sobre ideias que falharam, projetos que falharam. Mas você sabe o que? Isso foi há cinco anos e agora os computadores estão trabalhando mais rápido, novas informações surgiram, o mundo mudou. Portanto, podemos reiniciar o projeto. Muitos de nossos empreendimentos só se tornam totalmente bem-sucedidos na segunda ou terceira tentativa. Uma parte importante do meu trabalho é lembrar as falhas e relançar projetos que falharam quando chegar a hora.
- Você recebeu seus principais prêmios pela pesquisa em optogenética. Por que ela se tornou uma conquista tão importante?
“Quando se fala em optogenética, é preciso lembrar que“opto”significa“luz”e“genética”significa que usamos genes que fazem todo o trabalho. Você introduz um gene que funciona como uma pequena célula solar - essencialmente uma molécula que converte luz em eletricidade. Portanto, se você introduzi-lo em um neurônio e direcionar a luz para ele, poderá controlar a atividade do neurônio.
Por que isso é importante? Nos últimos cem anos de estudo da neurologia, muitas pessoas tentaram controlar os neurônios usando todas as tecnologias possíveis: farmacologia (drogas), impulsos elétricos e assim por diante. Mas nenhum deles garante precisão. Com a optogenética, podemos direcionar a luz para uma única célula ou várias células e “ligar” ou “desligar” essas células específicas. Então, por que isto é importante? Se você pode ativar células, então pode descobrir pelo que elas são responsáveis. Talvez por um sentimento, uma decisão ou um movimento. Ao "desligá-los", você entende qual é sua função: talvez você "desligue" certas células e uma pessoa perderá algum tipo de memória.
- A optogenética é usada hoje para pesquisas cerebrais em laboratórios de todo o mundo. Quais são as áreas mais promissoras relacionadas a isso, você destaca?
- Alguns pesquisadores estão realizando experimentos bastante desafiadores do ponto de vista filosófico. Por exemplo, um grupo de cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia descobriu um pequeno agrupamento de células nas profundezas do cérebro. Se você ativá-los com a ajuda da luz, por exemplo, em ratos (muitos trabalham com eles), os animais se tornarão agressivos, até cruéis. Eles atacarão qualquer criatura ou objeto nas imediações, até mesmo algumas coisas aleatórias, como uma luva. Isso é muito interessante porque agora você pode fazer perguntas da série “O que acontece quando você irrita essas células? Isso envia um comando motor aos músculos? Em outras palavras, o mouse se move para atacar? Ou é um comando sensorial?
Ou seja, o rato tem medo e ataca em legítima defesa? Você pode fazer perguntas realmente importantes sobre o significado do experimento quando uma parte do cérebro desencadeia uma reação complexa como agressão ou crueldade.
Vários pesquisadores estão trabalhando para ativar ou silenciar a atividade neural em diferentes partes do cérebro para fins médicos. Por exemplo, um grupo de cientistas, que mostrou em ratos que sofrem de epilepsia, que você pode "desligar" as convulsões agindo em certas células. Existem outros grupos que estudaram ratos com a doença de Parkinson e conseguiram livrar os animais dos sintomas da doença.
Os cientistas também estão descobrindo muitas coisas interessantes nas ciências fundamentais. Minha colega do MIT, Suzumi Tonegawa, e sua equipe de pesquisadores fizeram algo muito inteligente: programaram os ratos de forma que os neurônios responsáveis pela memória fossem ativados pela luz. Eles descobriram que, se você reativar esses neurônios com um pulso de luz, o mouse se comportará como se estivesse revivendo uma memória. Dessa forma, é possível identificar os grupos de células que fazem a memória aparecer na memória. Desde então, os pesquisadores conduziram todos os tipos de experimentos - por exemplo, eles podem ativar uma memória feliz, e um rato se sentirá melhor, mesmo se estiver doente. E a lista continua.
"Muitos de nossos esforços só se tornaram bem-sucedidos na segunda ou terceira tentativa."
- Você tem alguma ideia nova sobre como tornar a vida melhor?
“Percebi que se eu realmente quero que as tecnologias do cérebro sejam aplicadas em todo o mundo, tenho que contribuir como empresário, ou seja, abrir um negócio e ajudar essas invenções a irem além do meio acadêmico. Meu laboratório já trabalhou com várias empresas antes, mas este ano eu mesmo participo do lançamento de três. Esperançosamente, podemos descobrir como essas tecnologias podem ajudar as pessoas. Percebi que não queria apenas publicar artigos científicos; Quero que essas tecnologias sejam usadas na vida real.
“Uma dessas empresas está em tecnologia de capacitação do cérebro, não é?
-Exatamente. Começamos uma pequena empresa chamada Expansion Technologies para educar o mundo sobre essas teorias de empoderamento. É claro que as pessoas podem estudar independentemente nossas publicações sobre esse tópico, mas se pudermos levar nossas idéias às massas, muitos problemas científicos e médicos serão muito mais fáceis de resolver.
Devo dizer desde já que todos os dados de pesquisa podem ser encontrados online, compartilhamos abertamente todas as informações. Treinamos mais de cem grupos de pesquisadores. Se desejar, qualquer pessoa pode realizar uma pesquisa microscópica semelhante. Mas, ao contrário da optogenética, em que você sempre pode recorrer a alguma organização sem fins lucrativos para obter DNA de graça ou por dinheiro, essa pesquisa requer a disponibilidade de produtos químicos, de modo que uma empresa que disponibiliza kits de reagentes necessários para qualquer pessoa economiza tempo.
Estamos sempre tentando aumentar o impacto positivo no mundo. Freqüentemente começamos um projeto pensando: "De que problema estão sofrendo milhares de pesquisadores, empresas e universidades?" E então tentamos criar uma ferramenta que possa ajudá-los. Portanto, se tivermos sucesso, então (praticamente por definição) não há sentido em manter isso em segredo e para nós mesmos. Estamos apenas tentando compartilhar nossas ferramentas com o máximo de pessoas possível.
