Os neurocientistas são os cartógrafos dos diversos domínios e territórios do cérebro – as características e atividades que os definem, as estradas e rodovias que os conectam e os limites que os delimitam. Em direção à parte frontal do cérebro, logo atrás da testa, está o córtex pré-frontal, celebrado como a sede do julgamento. Atrás dele está o córtex motor, responsável por planejar e coordenar o movimento. Aos lados: os lobos temporais, cruciais para a memória e o processamento da emoção. Acima deles, o córtex somatossensorial; atrás deles, o córtex visual.
Os pesquisadores muitas vezes não apenas descrevem o cérebro e suas funções da mesma forma que os cartógrafos desenham nações em continentes, mas o fazem “da maneira que os cartógrafos antiquados” faziam, de acordo com Lisa Feldman Barrett, psicóloga da Northeastern University. “Eles analisam o cérebro em termos do que lhes interessa psicologicamente, mentalmente ou comportamentalmente” e, em seguida, atribuem as funções a diferentes redes de neurônios “como se fossem blocos de Lego, como se houvesse limites firmes lá”.
Mas um mapa do cérebro com bordas nítidas não é apenas simplificado – é enganoso. “Cientistas por mais de 100 anos buscaram inutilmente os limites do cérebro entre pensar, sentir, decidir, lembrar, mover e outras experiências cotidianas”, disse Barrett. Uma série de estudos neurológicos recentes confirmam ainda que essas categorias mentais “são guias ruins para a compreensão de como os cérebros são estruturados ou como funcionam”.
Os neurocientistas geralmente concordam sobre como o tecido físico do cérebro é organizado: em determinadas regiões, redes, tipos de células. Mas quando se trata de relacioná-los à tarefa que o cérebro pode estar realizando – percepção, memória, atenção, emoção ou ação – “as coisas ficam muito mais duvidosas”, disse David Poeppel, neurocientista da Universidade de Nova York.
Ninguém contesta que o córtex visual permite a visão, que o córtex auditivo permite a audição ou que o hipocampo é essencial para a memória. Danos a essas regiões prejudicam essas habilidades, e os pesquisadores identificaram mecanismos subjacentes a elas nessas áreas. Mas a memória, por exemplo, também requer outras redes cerebrais além do hipocampo, e o hipocampo está se tornando a chave para um número crescente de processos cognitivos além da memória. Às vezes, o grau de sobreposição é tão grande que os rótulos começam a perder o significado.
“A ideia de que existe algum tipo de paralelismo forte entre as categorias mentais que os neurocientistas usam para tentar entender o cérebro e a implementação neural de eventos mentais é simplesmente errada”, disse Barrett.
E embora a estrutura atual tenha levado a percepções importantes, “ela nos prendeu em certas armadilhas que estão sufocando a pesquisa”, disse Paul Cisek, neurocientista da Universidade de Montreal – um resultado que também prejudicou diretamente o desenvolvimento de tratamentos para condições neurológicas e psicológicas.
É por isso que Barrett, Cisek e outros cientistas argumentam que, para realmente entendermos como o cérebro funciona, os conceitos centrais do campo podem precisar ser revisados, talvez radicalmente. Enquanto enfrentam esse desafio, estão descobrindo novas maneiras de formular suas perguntas sobre o cérebro e novas respostas: Só neste mês, uma dessas abordagens revelou uma ligação inesperada entre a formação da memória e a regulação metabólica. Mas mesmo que uma nova estrutura seja bem-sucedida em explicar o funcionamento do cérebro, alguns pesquisadores se perguntam se o preço desse sucesso será uma perda de conexão com nossa experiência humana.
“Mais pseudônimos que Sherlock Holmes”
Quando a ressonância magnética funcional (fMRI) e outras tecnologias poderosas tornaram possível examinar cérebros vivos de maneiras cada vez mais sofisticadas, os neurocientistas começaram a pesquisar com entusiasmo a base física de nossas faculdades mentais. Eles fizeram grandes avanços na compreensão dos fundamentos neurais da percepção, atenção, aprendizagem, memória, tomada de decisões, controle motor e outras categorias clássicas de atividade mental.
Mas eles também encontraram evidências perturbadoras de que essas categorias e as redes neurais que as suportam não funcionam como esperado. Não é apenas que a arquitetura do cérebro desrespeita os limites entre as categorias mentais estabelecidas. É que há tanta sobreposição que uma única rede cerebral “tem mais apelidos do que Sherlock Holmes”, disse Barrett.
Trabalhos recentes descobriram, por exemplo, que dois terços do cérebro estão envolvidos em movimentos oculares simples; enquanto isso, metade do cérebro é ativada durante a respiração. Em 2019, várias equipes de cientistas descobriram que a maior parte da atividade neural em áreas de “percepção”, como o córtex visual, codificava informações sobre os movimentos dos animais, em vez de entradas sensoriais.
Esta crise de identidade não se limita aos centros neurais de percepção ou outras funções cognitivas. O cerebelo, uma estrutura no cérebro de todos os vertebrados, foi pensado para ser dedicado quase exclusivamente ao controle motor, mas os cientistas descobriram que ele também é instrumental nos processos de atenção, a regulação das emoções, o processamento da linguagem e a tomada de decisões. Os gânglios da base, outra parte antiga do cérebro geralmente associada ao controle motor, foram igualmente implicados em vários processos cognitivos de alto nível.
Alguns desses resultados confusos podem vir de problemas metodológicos. Para descobrir onde o cérebro humano executa funções diferentes, por exemplo, os neurocientistas normalmente correlacionam processos cognitivos com padrões de atividade cerebral medidos por fMRI. Mas estudos sugerem que os pesquisadores precisam estar mais alertas para contrações musculares irrelevantes e inquietações que podem contaminar as leituras.
“Você acha que seus resultados estão dizendo algo sobre cognição de alto nível”, disse György Buzsáki, neurocientista da Escola de Medicina da NYU, “quando, na verdade, pode refletir nada mais, exceto que, por causa da tarefa, [o os olhos da pessoa] estão se movendo de maneira diferente.”
Mas ele e outros cientistas acreditam que as descobertas recentes também destacam um problema conceitual mais profundo na neurociência. “Dividimos o estado real do cérebro de acordo com nossas ideias preconcebidas, supondo – erroneamente, no que me diz respeito – que essas ideias preconcebidas têm limites, e os mesmos limites existem na função cerebral”, disse Buzsáki.
Em 2019, Russell Poldrack, neurocientista da Universidade de Stanford, e seus colegas começaram a testar o quão apropriadas são as categorias reconhecidas para a função mental. Eles reuniram uma grande quantidade de dados comportamentais – obtidos de experimentos projetados para testar diferentes aspectos do controle cognitivo, incluindo memória de trabalho, inibição de resposta e aprendizagem – e os executaram por meio de um classificador de aprendizado de máquina. As classificações resultantes desafiaram as expectativas, misturando categorias tradicionais de resultados cerebrais e classificando-os em novos grupos que pareciam “mover-se juntos em termos de algumas construções muito mais genéricas”, disse Poldrack – construções para as quais ainda não temos rótulos, e que pode não se relacionar diretamente com a nossa experiência consciente.
Outro estudo realizado pelos colegas de Poldrack descobriu que as tarefas destinadas a medir a percepção ou a memória “não estavam realmente medindo construções diferentes, afinal”, disse Poldrack. “Isso sugere que essas duas categorias são realmente imprecisas.” Não é que “percepção” ou “memória” seja um termo inútil, ele enfatizou. Mas “se queremos entender o que o cérebro faz, provavelmente precisamos de maneiras muito mais precisas de entender funções específicas”.
O fato de que nem mesmo está claro como diferenciar os testes de percepção daqueles de memória sugere que essas construções categóricas “podem não ser realmente as características organizadoras reais da mente”, disse Poldrack.
Alguns cientistas recuam, argumentando que, desde que saibamos que o córtex visual não está apenas envolvido na visão, ou que uma rede de memória está fazendo mais do que seu nome sugere, não precisamos necessariamente repensar as próprias categorias. Mas “às vezes o uso excessivamente amplo e vago de um termo pode ter efeitos prejudiciais sobre os tipos de experimentos e hipóteses que geramos”, disse John Krakauer, neurocientista da Universidade Johns Hopkins.
Isso talvez seja mais óbvio na pesquisa sobre emoções e humor.
Medo e Confusão
Joseph LeDoux é um neurocientista da NYU conhecido por seu trabalho pioneiro sobre a amígdala, que costuma ser chamada de centro do medo no cérebro. Mas esse enquadramento, diz ele, é muito errado – e muito prejudicial. “Continuei sendo apresentado ao longo dos anos como alguém que descobriu como os sentimentos de medo saem da amígdala”, disse ele. “Mas eu sempre hesitaria quando fosse apresentado dessa forma. Finalmente, eu tive o suficiente.”
LeDoux passou a última década enfatizando que a amígdala não está envolvida em gerar medo. O medo, ele aponta, é uma interpretação cognitiva de uma situação, uma experiência subjetiva ligada à memória e outros processos. Os fenômenos psicológicos que algumas pessoas experimentam como medo podem ser experimentados como algo muito diferente por outras pessoas. A pesquisa mostra que a sensação de medo surge no córtex pré-frontal e áreas cerebrais relacionadas.
A amígdala, por outro lado, está envolvida no processamento e na resposta a ameaças – um antigo mecanismo fisiológico e comportamental subconsciente. “As evidências mostram que nem sempre é o medo que causa o comportamento”, disse LeDoux.
Chamar a amígdala de centro do medo pode parecer inócuo, ele continuou, mas “então a amígdala herda toda a bagagem semântica do medo”. Esse erro pode distorcer as tentativas de desenvolver medicamentos, incluindo aqueles que visam reduzir a ansiedade. Quando os tratamentos potenciais são testados em animais sob estresse, se os animais se comportam menos tímidos ou mostram menos excitação fisiológica, isso geralmente é interpretado como uma redução nos níveis de ansiedade ou medo. Mas um medicamento pode mudar as respostas comportamentais ou fisiológicas de alguém – as saídas da amígdala – sem curar os sentimentos de ansiedade, disse LeDoux.
“Todo o campo está sofrendo por causa dessa confusão”, disse ele.
Problemas semelhantes ocorrem em outras áreas, acrescentou ele, como estudos de percepção, onde o processamento físico do estímulo sensorial e a experiência consciente dele são frequentemente agrupados. Em ambos os casos, LeDoux acredita que “eles precisam ser separados”.
Funcional no contexto
Mas revelar a importância das diferentes áreas do cérebro é ainda mais complicado pela descoberta de que o envolvimento dos sistemas neurais em funções específicas não é simplesmente tudo ou nada. Às vezes, depende dos detalhes do que está sendo processado.
Pegue a parte do lobo temporal medial chamada córtex perirrinal – um componente crucial do sistema clássico de “memória” no córtex. Elisabeth Murray do Instituto Nacional de Saúde Mental e outros fizeram experimentos nos quais humanos e macacos foram solicitados a selecionar uma imagem desejada de um par que foi transformado para se parecerem em vários graus.
Eles descobriram que o córtex perirrinal estava envolvido no desempenho da tarefa apenas quando uma determinada quantidade de sobreposição de recursos estava presente. Se as imagens fossem mais ou menos semelhantes, o córtex perirrinal não teria nada a ver com o desempenho dos humanos ou dos macacos. Da mesma forma, o córtex temporal inferior, tradicionalmente atribuído a um papel na percepção visual, foi considerado crucial para tarefas de memória, mas apenas em certos contextos.
Para o neurobiologista aposentado Steven Wise, ex-NIMH, as descobertas implicam que, em vez de categorizar áreas corticais em termos de suas funções especializadas visuais, auditivas, somatossensoriais ou executivas, os pesquisadores deveriam estudar as diferentes combinações de informações que representam. Uma região pode estar envolvida na representação de combinações simples de recursos, como “laranja” e “quadrado” para um quadrado laranja. Outras regiões podem ter evoluído para representar combinações mais complexas de recursos visuais ou combinações de informações acústicas ou quantitativas.
Wise argumenta que esse esquema de organização do cérebro explica por que há tanta sobreposição funcional inesperada nos mapas tradicionais da atividade mental. Quando cada região representa uma combinação particular de informações, “ela faz isso para a memória, e para a percepção, e para a atenção e para o controle da ação”, disse Wise.
É também por isso que as tarefas de percepção e memória que Murray usava em seus experimentos apenas às vezes envolviam o córtex perirrinal: conforme as imagens em cada tarefa se transformavam, as combinações de características que as distinguiam mudavam.
A estrutura representacional de Wise é apenas uma maneira de repensar as subdivisões do cérebro. Embora outros pesquisadores concordem que a lista de peças que orienta a maioria das pesquisas neurocientíficas tem problemas, há pouco consenso sobre como lidar com isso.
E mesmo os cientistas a favor de um repensar mais radical do campo têm dificuldade em delinear. “É fácil mostrar como as coisas não estão funcionando. A parte difícil agora é para onde ir a partir daqui”, disse Luiz Pessoa, neurocientista da Universidade de Maryland. “Eu [muitas vezes] me peguei usando uma série de termos que estava criticando o próprio uso. Como posso dizer tudo sem dizer ‘atenção’, ‘emoção’, ‘motivação’?”
Cisek, em Montreal, é um dos vários pesquisadores que estão começando a reconstruir as categorias conceituais de uma perspectiva evolucionária. Nos últimos cinco anos, ele vem abrindo caminho meticulosamente pela evolução dos vertebrados, examinando a especialização progressiva dos sistemas comportamentais.
“Existem subdivisões funcionais no cérebro”, disse ele. “E eles realmente têm uma história evolutiva para eles. Se pudéssemos identificar essa história, isso nos ajudaria a identificar melhor os conceitos.”
Cisek já usou sua nova análise das atividades cerebrais para explicar por que, por exemplo, os gânglios da base desempenham um papel fundamental em algumas tarefas de tomada de decisão, mas não em outras. “Você percebe que nem o termo” tomada de decisão “nem o termo ‘atenção’ realmente correspondem a uma coisa no cérebro”, disse ele. “Em vez disso, existem certos circuitos muito pragmáticos no cérebro, e eles fazem certas coisas como ‘abordar’ ou ‘evitar’. … Algumas dessas coisas vão se parecer um pouco com atenção.”
Buzsáki tem uma opinião semelhante. “Temos que olhar para os mecanismos cerebrais primeiro, e por que e como essas coisas evoluíram”, disse ele. Por exemplo, memórias, planejamento futuro e imaginação são parcialmente codificados pelos mesmos mecanismos neurais, o que faz sentido do ponto de vista evolutivo porque o mesmo sistema pode ser reciclado para finalidades diferentes. “Você pode estar melhor pensando em todos [aqueles] como um”, disse ele.
Essa abordagem já está levando a algumas descobertas intrigantes. Por anos, Buzsáki estudou ondas agudas, um tipo de atividade cerebral no hipocampo que permite o armazenamento e a recuperação de memórias. Mas neste mês na Nature, seu ex-aluno de doutorado David Tingley e outros no laboratório de Buzsáki revelaram uma função inteiramente nova para eles: ajudar a regular os níveis de açúcar no sangue.
“Estamos ligando dois extremos muito diferentes”, disse Buzsáki – um processo metabólico básico e um cognitivo de alto nível. Ele agora espera descobrir uma conexão mais profunda entre os dois e obter insights sobre como as ondas agudas para a regulação do corpo podem ter sido reaproveitadas para a formação da memória.
Não entre em pânico
Abordagens alternativas para estudar categorias mentais também são possíveis. Barrett, Pessoa e outros, por exemplo, estão considerando a atividade neural de todo o cérebro e uma variedade de comportamentos ao mesmo tempo. “Você estuda todo o sistema à medida que suas partes interagem”, disse Barrett. Categorias funcionais como memória, percepção e atenção podem então ser entendidas como “características do estado do cérebro”.
Por causa dos agrupamentos contra-intuitivos que surgiram em seu estudo anterior de dados comportamentais, Poldrack continua a se interessar por pesquisas sem modelos e orientadas por dados para novas categorias. Ele acha que os conceitos mentais poderiam ser reescritos em termos computacionais – talvez como uma versão simplificada das descrições matemáticas que definem camadas em redes neurais artificiais.
Cada uma dessas soluções potenciais tem deficiências. “Mas você não avalia uma nova abordagem por todas as perguntas que ela responde que a antiga não poderia”, disse Barrett. “Você o avalia com base nas novas questões que ele estimula.”
“Não existe uma maneira certa de fazer isso”, acrescentou ela. “Existem apenas maneiras melhores e maneiras piores.”
Poldrack concordou. “Acho que nenhum de nós gostaria de dizer às pessoas: não use mais a palavra ‘memória'”, disse ele. Mas para entender o cérebro, podemos precisar desafiar nossas intuições sobre como ele funciona – “da mesma forma que a mecânica quântica é desafiadora para se comportar com nossa compreensão dos fenômenos físicos no mundo.”
Outra consideração importante é o quão significativa uma nova estrutura pode acabar sendo. “Você pode ganhar em termos de conhecimento, mas pode realmente parar de se entender”, disse Krakauer.
Quando nos perguntamos como funciona o cérebro, explicou ele, queremos que isso signifique: o que está acontecendo em meu cérebro quando me apaixono? Ou quando estou animado? Se nos afastarmos muito de nossa experiência subjetiva e conceitos cognitivos familiares, ele se preocupa que o que aprendemos sobre o cérebro possa ser como “42” no Guia do Mochileiro das Galáxias: a resposta correta, mas não para a pergunta que tínhamos em mente. “Agora, estamos dispostos a viver com isso?” Krakauer perguntou.
Publicado em 30/08/2021 08h55
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