Como a atividade cerebral define nosso comportamento?

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O dispositivo (conector) é montado no laboratório. Os pesquisadores utilizam-no para construir uma matriz de eletrodos. Em seguida, esta matriz é implantada no cérebro do rato para captar seus sinais elétricos. Foto: Cícero Oliveira.

José de Paiva Rebouças de Ascom Instituto do Cérebro/UFRN
Wilson Galvão de Ascom Reitoria/UFRN

O que faz de nós quem somos? Um questionamento antigo, complexo, por certo existencial, a partir do qual áreas do conhecimento, por vezes díspares, se debruçam. A ciência, há 20 séculos, semeia hipóteses de como o cérebro controla nosso comportamento. “O cérebro humano ficou obcecado por esta compreensão em si mesmo”, identifica o neurocientista do Instituto do Cérebro da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (ICe-UFRN), Diego Laplagne, para em seguida ressalvar que há apenas cem anos, começamos a entender que os sistemas nervosos animais são compostos por células individuais, chamadas de neurônios, e que estes neurônios contatam uns aos outros formando circuitos onde a informação flui como pulsos de bioeletricidade.

Esses neurônios fazem o contorno da forma como percebemos o mundo – nossas memórias, emoções, decisões, pensamento consciente. Entretanto, ainda não significa que a ciência sabe como isso acontece. Através da pesquisa “Relendo a mente: descoberta imparcial de correlatos neurais do comportamento”, Laplagne, biólogo argentino radicado em Natal, recentemente escolhido pelo Instituto Serrapilheira para receber incentivo financeiro no desenvolvimento do estudo, pretende aproveitar a atual revolução em inteligência artificial para programar computadores e, a partir deles, descobrir como a atividade cerebral gera o comportamento. A espinha dorsal para “reler a mente” é traçar como o entrecruzamento de cérebro animal, inteligência artificial e mentes humanas influenciam o emaranhado de identificações que constrói o comportamento humano.

O laboratório de Neurofisiologia do Comportamento está envolvido em outros quatro projetos, além do Projeto Serrapilheira. Atualmente, cinco estudantes de pós-graduação da UFRN desenvolvem pesquisas e experimentos no espaço. Foto: Cícero Oliveira.

A ideia é construir mentes artificiais, com uma prótese-mental, para buscar compreender como funciona o cérebro. Ele propõe estudar como o cérebro do rato faz para que ele se comporte como um rato. Assim, a equipe interdisciplinar do laboratório Neurofisiologia do Comportamento vai registrar, através da combinação de gravações de vídeo e som, com medições da respiração, movimentos e postura, o comportamento livre de ratos em ambientes amplos e desenvolver novas ferramentas, a partir da inteligência artificial, para entender as nuances.

O cientista confia que a combinação de mentes humanas e artificiais produzirá novas ideias e abrirá vias de pesquisa imprevisíveis na busca interminável para entender como nosso cérebro contribui para fazer de nós quem nós somos. Uma das maneiras pelas quais a neurociência abordou essas questões foi medindo a atividade de neurônios em cérebros humanos e de outros animais enquanto se envolvem em comportamentos diferentes. Laplagne explica ainda que sua pesquisa permite avançar no uso destes métodos na interpretação da atividade cerebral, o que pode contribuir em projetos aplicados. É o caso do desenvolvimento de próteses inteligentes para pessoas com limitações de movimento ou de outras interfaces entre o cérebro e o mundo externo.

Neste sentido, o trabalho seguirá quatro etapas básicas: obter, através de vídeo e sensores no corpo dos animais, um conjunto de dados maciços de ratos individuais, comportando-se livremente em um ambiente grande e enriquecido; desenvolver máquinas de aprendizado sem supervisão para construir o etograma (lista de comportamento) do rato e classificar automaticamente seu comportamento; seguir uma estratégia similar para descobrir o neurograma, um mapa de estado dinâmico da atividade cerebral; por fim, estabelecer causalidades entre estados comportamentais e neurais e explorar os correlatos neurais de comportamento dos animais.

O Instituto do Cérebro da UFRN abriga 16 grupos de pesquisa e, em 2018, a unidade acadêmica especializada receberá instalações novas, localizada dentro do Campus Central. Foto: Cícero Oliveira.

Os quatro momentos, obtenção, desenvolvimento, seguimento e estabelecimento, tem programação estendida por quatro anos. Na perspectiva do Serrapilheira, o objetivo é provar a viabilidade do projeto neste primeiro ano, completando uma primeira versão dos quatro objetivos propostos. No triênio seguinte, coletar um conjunto de dados com tecnologia de gravação aprimorada, a fim de confirmar as hipóteses iniciais do primeiro ano.

O estudo dá subsídio para aumentar a experiência local em aprendizagem de máquinas, atualmente uma versátil ferramenta para a ciência em geral. Sobretudo ambiciosa, a abordagem abre possibilidades, segundo o pesquisador, para investigar o que faz nós quem somos. Enfim, os aspectos de nossa diferencialidade.

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