Algoritmo De Aprendizado Inspirado No Cérebro Realiza Metaplasticidade Em Redes Neurais Artificiais Com Picos

Por Li Yuan, Academia Chinesa de Ciências | TechXplore
01.Setembro.2023

Neuromodulação no cérebro. (A) Quatro tipos de neuromoduladores e suas vias biológicas. (B) Neuromodulação não linear. (C) A neuromodulação diversifica a plasticidade local. Crédito: CASIA


O esquecimento catastrófico, um problema inato com algoritmos de aprendizado de retropropagação, é um problema desafiador na pesquisa de redes neurais artificiais com pico (ANN e SNN).

O cérebro RESOLVEU um pouco esse problema usando plasticidade em várias escalas. Sob REGULAMENTAÇÃO global por caminhos específicos, os neuromoduladores são dispersos para atingir , onde a plasticidade sináptica e neuronal é modulada por neuromoduladores localmente.

Especificamente, os neuromoduladores modificam a capacidade e a propriedade neural e . Essa modificação é conhecida como METAPLASTICIDADE.


Pesquisadores liderados pelo Prof. Xu Bo, do Instituto de Automação da Academia Chinesa de Ciências, e seus colaboradores propuseram um novo método de aprendizado INSPIRADO no cérebro (NACA), BASEADO na plasticidade dependente da modulação neural, o que pode ajudar a mitigar o esquecimento CATASTRÓFICO no ANN e no SNN.
O estudo foi publicado na Science Advances em 25 de agosto.


Esse método é BASEADO na estrutura da complexa via de modulação neural no cérebro e depende de um MODELO MATEMÁTICO da via de modulação neural na forma de uma previsível CODIFICAÇÃO de matriz.
Após receber o sinal de estímulo, são gerados sinais de SUPERVISÃO da dopamina de diferentes forças, que afetam ainda mais a plasticidade sináptica e neuronal local.


NACA na tarefa de aprendizagem contínua em classe. Neuromodulação (A, B) em plasticidade neuronal local e plasticidade sináptica. (C-G) Desempenho do NACA em comparação com EWC e BP. Crédito: CASIA



O NACA apóia o uso de métodos puros de aprendizado de fluxo feed forward para treinar ANNAs e SNNs. Através do suporte global à difusão de dopamina, ele SINCRONIZA com o  e até propaga INFORMAÇÕES avançadas antes do sinal de entrada. Juntamente com o AJUSTE SELETIVO da plasticidade dependente do tempo de pico, a NACA apresenta vantagens significativas na rápida convergência e mitigação do esquecimento catastrófico.


Em duas tarefas típicas de reconhecimento de padrões de imagem e fala, a equipe de pesquisa avaliou a precisão e o custo computacional do algoritmo NACA.

Em testes usando os conjuntos de dados padrão de classificação de imagem (MNIST) e  (TIDigits), NACA alcançou MAIOR PRECISÃO de classificação (aproximadamente 1,92%) e MENOR CONSUMO de energia de APRENDIZAGEM (aproximadamente 98%).


Além disso, a equipe de pesquisa se concentrou em testar a capacidade de aprendizado contínuo da NACA no aprendizado contínuo de classe e estendeu a modulação neural à gama de plasticidade neuronal.


Nas cinco principais tarefas de aprendizado contínuo de diferentes categorias (incluindo números manuscritos contínuos do MNIST, letras manuscritas em alfabeto contínuo, símbolos matemáticos manuscritos contínuos MathGreek, imagens naturais contínuas do Cifar-10, e gestos dinâmicos DvsGesture contínuos), NACA mostrou menor  comparado aos algoritmos de retropropagação e consolidação de peso elástico e pode mitigar bastante os problemas de esquecimento catastróficos.


A NACA é um algoritmo de otimização global biologicamente plausível que usa plasticidade macroscópica para ‘modular’ ainda mais a plasticidade local, que pode ser vista como uma ‘plasticidade da plasticidade’ método com consistência funcional intuitiva com ‘aprender a aprender‘ e ‘meta-aprendizado“, disse o professor Xu.

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[Ênfase adicionada por este blog]




Mais informações: Tielin Zhang et al, A brain-inspired algorithm that mitigates catastrophic forgetting of artificial and spiking neural networks with low computational cost, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi2947

Cientistas Descobrem Um Circuito Cerebral Que Desencadeia A Execução Do Movimento Planejado

Por Science Daily

14 de março de 2022

Atleta prestes a correr (imagem).
Crédito: © ManuPadilla / stock.adobe.com

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A descoberta, publicada na revista científica Cell , resulta de uma colaboração de cientistas do Max Planck Florida Institute for Neuroscience, do Janelia Research Campus do HHMI, do Allen Institute for Brain Science e outros. Liderados pelos co-primeiros autores Dr. Hidehiko Inagaki e Dr. Susu Chen e o autor sênior Dr. Karel Svoboda, os cientistas decidiram entender como as pistas em nosso ambiente podem desencadear o movimento planejado.

O cérebro é como uma orquestra“, disse o Dr. Inagaki. “Em uma sinfonia, os instrumentos tocam diversas melodias com diferentes tempos e timbres. O conjunto desses sons forma uma frase musical. Da mesma forma, os neurônios no cérebro são ativos com diversos padrões e tempos. O conjunto de atividades neuronais medeia aspectos específicos de nosso comportamento.”

Por exemplo, o córtex motor é uma área do cérebro que controla o movimento.

Os padrões de atividade no córtex motor são dramaticamente diferentes entre as fases de planejamento e execução do movimento. A transição entre esses padrões é fundamental para desencadear o movimento. No entanto, as áreas do cérebro que controlam essa transição eram desconhecidas.

“Deve haver áreas do cérebro atuando como condutoras“, descreveu o Dr. Inagaki. “Tais áreas monitoram os sinais ambientais e orquestram as atividades neuronais de um padrão para outro. O condutor garante que os planos sejam convertidos em ação no momento certo.”

Para identificar o circuito neural que serve como condutor para iniciar o movimento planejado, a equipe registrou simultaneamente a atividade de centenas de neurônios enquanto um rato realizava uma tarefa de movimento acionada por sugestão.

Nesta tarefa, os camundongos foram treinados para lamber para a direita se os bigodes fossem tocados ou para a esquerda se os bigodes não fossem tocados. Se os animais lambiam na direção correta, recebiam uma recompensa.

No entanto, houve um problema. Os animais tiveram que atrasar seu movimento até que um tom, ou “go cue”[sinal de “vai”, “já”], fosse tocado.

Apenas os movimentos corretos após a sugestão de partida seriam recompensados. Portanto, os camundongos mantêm um plano da direção em que vão lamber até a sugestão de ir e executam a lambida planejada depois.

Os cientistas então correlacionaram padrões complexos de atividade neuronal a estágios relevantes da tarefa comportamental.

Os pesquisadores descobriram que a atividade cerebral ocorre imediatamente após o sinal de partida e durante a mudança entre o planejamento motor e a execução. Essa atividade cerebral surgiu de um circuito de neurônios no mesencéfalo, tálamo e córtex.

Para testar se esse circuito agia como condutor, a equipe usou a optogenética (*).

Essa abordagem permitiu que os cientistas ativassem ou inativassem esse circuito usando a luz. A ativação desse circuito durante a fase de planejamento da tarefa comportamental mudou a atividade cerebral do rato do planejamento motor para a execução e fez com que o rato lambesse. Por outro lado, desligar o circuito durante a execução do go cue suprimiu o movimento do cue. Os camundongos permaneceram em um estágio de planejamento motor como se não tivessem recebido o sinal de partida.

Este trabalho do Dr. Inagaki e seus colegas identificaram um circuito neural crítico para desencadear o movimento em resposta a estímulos ambientais. Dr. Inagaki explica como suas descobertas demonstram características generalizáveis de controle comportamental.

“Encontramos um circuito que pode mudar a atividade do córtex motor do planejamento motor para a execução no momento apropriado.

Isso nos dá uma visão de como o cérebro orquestra a atividade neuronal para produzir um comportamento complexo. Trabalhos futuros se concentrarão em entender como esse circuito e outros reorganizam a atividade neuronal em muitas regiões do cérebro.”

Além desses avanços fundamentais na compreensão de como o cérebro funciona, este trabalho tem importantes implicações clínicas. Em distúrbios motores, como a doença de Parkinson, os pacientes apresentam dificuldade em movimentos auto-iniciados, incluindo dificuldade em andar.

No entanto, adicionar pistas ambientais para desencadear movimentos, como linhas no chão ou tons auditivos, pode melhorar drasticamente a mobilidade do paciente. Esse fenômeno, conhecido como cinesia paradoxal, sugere que diferentes mecanismos no cérebro são recrutados para movimentos auto-iniciados e movimentos desencadeados por pistas. Descobrir as redes cerebrais envolvidas nos movimentos acionados por pistas, que são relativamente poupados na doença de Parkinson, pode ajudar a otimizar o tratamento.

[ Ênfase adicionada]

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[ (*) A optogenética é uma técnica que possibilita a ativação de neurônios específicos do cérebro, por meio da interação entre luz, genética e bioengenharia, permitindo a identificação da causa de diversas doenças e apontando soluções de cura.]

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Referência do jornal:

  1. Hidehiko K. Inagaki, Susu Chen, Margreet C. Ridder, Pankaj Sah, Nuo Li, Zidan Yang, Hana Hasanbegovic, Zhenyu Gao, Charles R. Gerfen, Karel Svoboda. A midbrain-thalamus-cortex circuit reorganizes cortical dynamics to initiate movement. Cell, 2022; DOI: 10.1016/j.cell.2022.02.006

Os Humanos Nascem Com Cérebros “Pré-Programados” Para Ver Palavras

Por Science Daily | Universidade Estadual de Ohio

22 de outubro de 2020

Mãe lendo para criança |  Crédito: © fizkes / stock.adobe.com
Mãe lendo para criança (imagem de estoque).
Crédito: © fizkes / stock.adobe.com

Os humanos nascem com uma parte do cérebro pré-programada para ser receptiva a ver palavras e letras, criando o cenário no nascimento para as pessoas aprenderem a ler, sugere um novo estudo.

Analisando varreduras cerebrais de recém-nascidos, os pesquisadores descobriram que esta parte do cérebro – chamada de “área de forma visual de palavras” (VWFA) – está conectada à rede de linguagem do cérebro.

Isso torna um terreno fértil para desenvolver uma sensibilidade às palavras visuais – mesmo antes de qualquer exposição à linguagem“, disse Zeynep Saygin, autor sênior do estudo e professor assistente de psicologia na The Ohio State University.

O VWFA é especializado em leitura apenas para indivíduos alfabetizados. Alguns pesquisadores levantaram a hipótese de que pré-leitura VWFA começa sendo igual a outras partes do córtex visual que são sensíveis a ver rostos, cenas ou outros objetos, e só se torna seletivo para palavras e letras conforme as crianças aprendem a ler ou pelo menos à medida que aprendem a língua.

Descobrimos que não é verdade. Mesmo no nascimento, o VWFA está mais conectado funcionalmente à rede de linguagem do cérebro do que a outras áreas“, disse Saygin. É uma descoberta incrivelmente excitante.”

Saygin, que é membro do corpo docente do Programa de Lesões Cerebral Crônicas do Estado de Ohio, conduziu o estudo com os alunos de graduação Jin Li e Heather Hansen e o professor assistente David Osher, todos em psicologia no Estado de Ohio. Seus resultados foram publicados hoje na revista Scientific Reports.

Os pesquisadores analisaram imagens de fMRI do cérebro de 40 recém-nascidos, todos com menos de uma semana de idade, que faziam parte do Projeto Developing Human Connectome. Eles os compararam a exames semelhantes de 40 adultos que participaram do Projeto Conectoma Humano separado.

O VWFA está próximo a outra parte do córtex visual que processa rostos, e era razoável acreditar que não havia nenhuma diferença nessas partes do cérebro em recém-nascidos, disse Saygin.

Como objetos visuais, os rostos têm algumas das mesmas propriedades das palavras, como a necessidade de alta resolução espacial para que os humanos os vejam corretamente.

Mas os pesquisadores descobriram que, mesmo em recém-nascidos, o VWFA era diferente da parte do córtex visual que reconhece rostos, principalmente por causa de sua conexão funcional com a parte de processamento de linguagem do cérebro.

O VWFA é especializado em ver palavras antes mesmo de sermos expostos a elas“, disse Saygin.

É interessante pensar sobre como e por que nossos cérebros desenvolvem módulos funcionais que são sensíveis a coisas específicas como rostos, objetos e palavras“, disse Li, que é o principal autor do estudo.

Nosso estudo realmente enfatizou o papel de já ter conexões cerebrais no nascimento para ajudar a desenvolver a especialização funcional, mesmo para uma categoria dependente de experiência como a leitura.”

O estudo encontrou algumas diferenças no VWFA em recém-nascidos e adultos.

Nossas descobertas sugerem que é provável que haja mais refinamento no VWFA conforme os bebês amadurecem“, disse Saygin.

A experiência com a linguagem falada e escrita provavelmente fortalecerá as conexões com aspectos específicos do circuito linguístico e diferenciará ainda mais a função desta região de suas vizinhas conforme uma pessoa se alfabetiza.”

O laboratório de Saygin no estado de Ohio está atualmente escaneando os cérebros de crianças de 3 e 4 anos para aprender mais sobre o que o VWFA faz antes que as crianças aprendam a ler e a quais propriedades visuais a região responde.

O objetivo é aprender como o cérebro se torna um cérebro de leitura, disse ela. Aprender mais sobre a variabilidade individual pode ajudar os pesquisadores a entender as diferenças no comportamento de leitura e pode ser útil no estudo da dislexia e outros transtornos do desenvolvimento.

Saber o que esta região está fazendo nesta idade nos dirá um pouco mais sobre como o cérebro humano pode desenvolver a habilidade de ler e o que pode dar errado“, disse Saygin. É importante monitorar como essa região do cérebro se torna cada vez mais especializada.”

A pesquisa foi apoiada em parte pela Alfred P. Sloan Foundation. As análises foram concluídas usando o Ohio Supercomputer Center.


Referência do jornal:

  1. Jin Li, David E. Osher, Heather A. Hansen, Zeynep M. Saygin. Innate connectivity patterns drive the development of the visual word form area. Scientific Reports, 2020; 10 (1) DOI: 10.1038/s41598-020-75015-7

Neurocientistas descobrem um mecanismo molecular que permite a formação de memórias

pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts | Medical Express

Um novo estudo do MIT revela que a codificação de memórias em células engramadas é controlada pela remodelação em larga escala das proteínas e do DNA que compõem a cromatina das células. Nesta imagem do cérebro, o hipocampo é a grande estrutura amarela próxima ao topo. Verde indica neurônios que foram ativados na formação da memória; o vermelho mostra os neurônios que foram ativados na recuperação da memória; o azul mostra o DNA das células; e o amarelo mostra os neurônios que foram ativados tanto na formação da memória quanto na evocação e, portanto, são considerados neurônios engramas. Crédito: MIT

Quando o cérebro forma uma memória de uma nova experiência, os neurônios chamados células engramas codificam os detalhes da memória e são reativados posteriormente sempre que a recordamos. Um novo estudo do MIT revela que esse processo é controlado pela remodelação em larga escala da cromatina das células.

Essa remodelação, que permite que envolvidos no armazenamento de memórias se tornem mais ativos, ocorre em vários estágios espalhados por vários dias.

Mudanças na densidade e no arranjo da cromatina, uma estrutura altamente comprimida que consiste em DNA e proteínas chamadas histonas, podem controlar o quão ativos genes específicos estão dentro de uma determinada célula.

Este artigo é o primeiro a realmente revelar esse processo muito misterioso de como diferentes ondas de genes são ativadas e qual é o mecanismo epigenético subjacente a essas diferentes ondas de expressão gênica“, disse Li-Huei Tsai, diretor do Instituto Picower do MIT para Aprendizagem e memória e o autor sênior do estudo.

Asaf Marco, um pós-doutorado do MIT, é o autor principal do artigo, que despontou hoje na Nature Neuroscience.

Controle epigenômico

As células engrama são encontradas no hipocampo, bem como em outras partes do cérebro. Muitos estudos recentes mostraram que essas células formam redes que estão associadas a memórias específicas, e essas redes são ativadas quando essa é recuperada. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes à codificação e recuperação dessas memórias não são bem compreendidos.

Os neurocientistas sabem que, no primeiro estágio da formação da memória, os genes conhecidos como genes iniciais imediatos são ativados nas células engramadas, mas esses genes logo retornam aos níveis de atividade normais. A equipe do MIT queria explorar o que acontece mais tarde no processo para coordenar o armazenamento de memórias de longo prazo.

A formação e preservação da memória é um evento muito delicado e coordenado que se espalha por horas e dias, e pode durar até meses – não temos certeza”, diz Marco. Durante esse processo, existem algumas ondas de expressão gênica e síntese de proteínas que tornam as conexões entre os neurônios mais fortes e mais rápidas.

Tsai e Marco levantaram a hipótese de que essas ondas poderiam ser controladas por modificações epigenômicas, que são alterações químicas da cromatina que controlam se um determinado gene está acessível ou não. Estudos anteriores do laboratório de Tsai mostraram que, quando as enzimas que tornam a cromatina inacessível estão muito ativas, podem interferir na capacidade de formar novas memórias.

Para estudar as mudanças epigenômicas que ocorrem em células de engramas individuais ao longo do tempo, os pesquisadores usaram camundongos geneticamente modificados nos quais podem marcar células de engramas permanentemente no hipocampo com uma proteína fluorescente quando uma memória é formada. Esses ratos receberam um leve choque nas patas, que aprenderam a associar à gaiola em que receberam o choque.

Quando essa memória se forma, as células do hipocampo que codificam a memória começam a produzir um marcador de proteína fluorescente amarelo.

Então, podemos rastrear esses neurônios para sempre e podemos separá-los e perguntar o que acontece com eles uma hora após o choque no pé, o que acontece cinco dias depois e o que acontece quando esses neurônios são reativados durante a recuperação da memória“, diz Marco.

Logo no primeiro estágio, logo após a formação da memória, os pesquisadores descobriram que muitas regiões do DNA sofrem modificações na cromatina.

Nessas regiões, a cromatina se torna mais frouxa, permitindo que o DNA se torne mais acessível. Para surpresa dos pesquisadores, quase todas essas regiões estavam em trechos de DNA onde nenhum gene foi encontrado. Essas regiões contêm sequências não codificantes chamadas intensificadores, que interagem com os genes para ajudar a ativá-los. Os pesquisadores também descobriram que, neste estágio inicial, as modificações da cromatina não tiveram nenhum efeito na expressão do gene.

Os pesquisadores então analisaram células engrama cinco dias após a formação da memória. Eles descobriram que à medida que as memórias foram consolidadas, ou fortalecidas, ao longo desses cinco dias, a estrutura 3-D da cromatina em torno dos realçadores mudou, trazendo os realçadores para mais perto de seus genes-alvo. Isso ainda não ativa esses genes, mas os prepara para serem expressos quando a memória é recuperada.

Em seguida, os pesquisadores colocaram alguns dos ratos de volta na câmara onde receberam o choque nas patas, reativando a memória de medo. Em células engramadas desses camundongos, os pesquisadores descobriram que os estimuladores preparados interagiam frequentemente com seus genes-alvo, levando a um aumento na expressão desses genes.

Muitos dos genes ativados durante a recuperação da memória estão envolvidos na promoção da nas sinapses, ajudando os neurônios a fortalecer suas conexões com outros neurônios. Os pesquisadores também descobriram que os dendritos dos neurônios – extensões ramificadas que recebem informações de outros neurônios – desenvolveram mais espinhas, oferecendo mais evidências de que suas conexões foram fortalecidas.

Preparado para expressão

O estudo é o primeiro a mostrar que a formação da memória é impulsionada por intensificadores epigenomicamente primários para estimular a expressão do gene quando uma memória é relembrada, diz Marco.

Este é o primeiro trabalho que mostra no nível molecular como o epigenoma pode ser preparado para ganhar acessibilidade. Primeiro, você torna os intensificadores mais acessíveis, mas a acessibilidade por si só não é suficiente. Você precisa dessas regiões para interagir fisicamente com o , que é a segunda fase ”, afirma. Agora estamos percebendo que a arquitetura do genoma 3-D desempenha um papel muito significativo na orquestração da expressão do gene.

Os pesquisadores não exploraram quanto tempo essas modificações epigenômicas duram, mas Marco diz que acredita que elas podem permanecer por semanas ou até meses. Ele agora espera estudar como a cromatina das do engrama é afetada pela doença de Alzheimer. Trabalhos anteriores do laboratório de Tsai mostraram que o tratamento de um modelo de rato com Alzheimer com um inibidor de HDAC, uma droga que ajuda a reabrir a inacessível , pode ajudar a restaurar as memórias perdidas.

[**Obs: ênfase adicionada]


Mais informações: Mapping the epigenomic and transcriptomic interplay during memory formation and recall in the hippocampal engram ensemble, Nature Neuroscience(2020). DOI: 10.1038/s41593-020-00717-0 , www.nature.com/articles/s41593-020-00717-0

Jornal referência: Nature Neuroscience

POR QUE A MENTE NÃO PODE SER APENAS O CÉREBRO

By MICHAEL EGNOR – Mind Matters News

Pensando bem, a ideia nem faz sentido

O filósofo Roger Scruton (1944–2020) definiu a neurociência assim (paráfrase): Neurociência é uma enorme coleção de respostas sem memória das perguntas.

Ao longo do século passado, os neurocientistas acumularam vastas bibliotecas de dados. Mas a interpretação de seus dados sobre a questão mente-cérebro não mostra uma compreensão significativa das questões genuínas que suas pesquisas têm a tarefa de responder. Essas perguntas são antigas:

  • Qual é a relação entre a alma (ou mente) e o corpo (ou cérebro)?
  • Como é que a matéria pode pensar?
  • Como é que as coisas de terceira pessoa dão origem à experiência de primeira pessoa?

As respostas da comunidade neurocientífica a essas perguntas mostram poucas evidências da natureza profunda e sutil dessas perguntas. Assim, os neurocientistas fornecem respostas a perguntas que parecem ter esquecido, se é que alguma vez as compreenderam.

Um exemplo incomumente claro dessa amnésia é uma postagem recente do Dr. Steven Novella (na foto), um neurologista de Yale. O Dr. Novella e eu debatemos a questão mente-cérebro há anos – ele adotou a visão materialista; eu tenho a visão dualista. Neste post recente, ele acusa os dualistas de (mais ou menos) acreditar em fadas cerebrais. Ele compara o dualismo mente-cérebro à crença nas fadas do fígado:

… E se houvesse [cientistas] que alegassem que, na verdade, parte do que consideramos função do fígado é na verdade uma manifestação das fadas do fígado. Essas são entidades místicas que vivem no fígado. Eles são invisíveis e indetectáveis, mas realizam algumas das funções que consideramos função hepática. A única razão pela qual essas funções se correlacionam com o fígado é porque é onde vivem as fadas do fígado. Eles ficam infelizes quando sua casa não está saudável e param de realizar algumas de suas funções.

STEVEN NOVELLA, “ LIVER FAIRIES ” NO NEUROLOGICA BLOG

Novella sabe, é claro, que nenhum cientista acredita em fadas do fígado, mas acredita que os cientistas que acreditam no dualismo são meramente o equivalente neurológico dos cientistas que acreditam nas fadas do fígado. Os dualistas acreditam (de acordo com o Dr. Novella) em “fadas do cérebro”:

Você provavelmente já antecipou neste ponto para onde vou em tudo isso. Ninguém, que eu saiba, propôs a existência de fadas do fígado. Isso ocorre porque a função hepática não é parte integrante do sistema de crenças de ninguém (novamente, até onde eu sei). Mas muitas pessoas propuseram os mesmos argumentos para as fadas do cérebro, também conhecidos como dualismo. Você pode transpor todos os argumentos que apresentei acima, a favor e contra, apenas mudando o fígado para o cérebro e a função hepática para a função mental ou mente. Os argumentos são os mesmos e igualmente vazios.

STEVEN NOVELLA, “ LIVER FAIRIES ” NO NEUROLOGICA BLOG

O Dr. Novella até antecipa alguns dos argumentos pró-fadas do cérebro:

Prevejo que alguns argumentarão que a analogia não é adequada porque a função hepática é física, enquanto a função mental não é. Mas isso é irrelevante e também não é verdade. Dizer que a função mental não é física é supor sua conclusão – a questão é se a função mental é ou não inteiramente física. Por todas as evidências, é – pelo menos é a concepção abstrata do que o cérebro faz. Não é uma coisa, é uma atividade. É como dizer que futebol não é físico. Claro, a bola, o campo, as redes e os jogadores de futebol são físicos, mas o conceito abstrato do jogo de futebol não é. O futebol é a atividade, é uma ideia, mas o substrato é físico.

STEVEN NOVELLA, “ LIVER FAIRIES ” NO NEUROLOGICA BLOG

Dr. Novella apresenta sua própria teoria da relação mente-cérebro. Vamos chamá-la de tese da “fada do futebol”:

O mesmo é verdade para a função mental – é o que o cérebro biológico faz. O problema que algumas pessoas têm com essa ideia, entretanto, é o resultado do fato de que o cérebro evoluiu para criar a ilusão contínua da função mental. Não estamos cientes de todos os aspectos mecanicistas da função cerebral porque conspira para esconder esses mecanismos de nossa consciência. Mas mesmo assim os vemos – toda vez que experimentamos uma ilusão de ótica, alucinação, falsa memória, percepção equivocada ou outro soluço do cérebro. Temos a tendência de ignorar ou rir dessas experiências, mas coletivamente elas são outra janela para o aspecto mecanicista de nossa mente… Não existem fadas cerebrais. É uma hipótese desnecessária que nem sequer está errada. A mente é o que o cérebro faz.

STEVEN NOVELLA, “ LIVER FAIRIES ” NO NEUROLOGICA BLOG

Há muito o que discutir aqui. Um bom lugar para começar é com a afirmação aparentemente bastante sensata da Dra. Novella de que “a mente é o que o cérebro faz”. Esta parece ser uma versão de uma teoria chamada funcionalismo. O Dr. Novella é um pouco impreciso sobre sua própria metafísica, mas o funcionalismo é a visão filosófica de que o que torna uma coisa mental (ao invés de física) depende apenas de sua função, ao invés de sua matéria. Um pensamento é um pensamento porque faz o que os pensamentos fazem, independentemente do substrato material que o originou.

Esse relato, é claro, tira o materialista do gancho. Materialistas como Novella podem explicar (afastar) a lacuna causal entre cérebros e pensamentos dizendo “Os pensamentos são o que os cérebros fazem” e deixar por isso mesmo. É um argumento do “materialismo das lacunas”.

Existem problemas com o funcionalismo como explicação da mente. O problema mais óbvio é que o funcionalismo, como entendido dessa forma, é dualista. Ou seja, Novella está invocando “o que o cérebro é” e “o que o cérebro faz”. Mesmo que suas afirmações de funcionalismo sejam verdadeiras, essas são duas coisas diferentes.

Uma analogia seria a afirmação de que “secretar bile é o que o fígado faz”. Isso é verdade, até certo ponto, mas é uma compreensão dualista do fígado, no sentido de que o que o fígado faz não é o mesmo que o fígado. Estas são tecnicamente duas ontologias diferentes. O fígado pesa 1,3 kg e tem o formato de uma bola de futebol. “Secretar bile” não tem peso ou formato porque é uma atividade, não uma coisa física. Um paciente com cirrose terminal não apresenta falha na “bile secretora”, ele apresenta falha no fígado. Ele precisa de um transplante de fígado, não de um transplante de “bile secretor”.

Agora, não estou sendo pedante ou analisando palavras quando digo isso: “A mente é o que o cérebro faz” não é uma teoria materialista porque “a mente”, como o Dr. Novella parece defini-la (ele é vago), não é material. Isso nos leva a algumas sutilezas, que são inescapáveis ​​aqui (e que a Dra. Novella parece evitar como um gato evita um banho).

Existem várias teorias da mente genuinamente materialistas. Eles são:

  1. Behaviorismo: a teoria de que o único aspecto testável e relevante de um estado mental é seu correlato comportamental. Alguns behavioristas são agnósticos quanto à existência real de estados mentais; alguns os negam e alguns os admitem, mas não se importam com eles. O Behaviorismo é pelo menos consistente com o materialismo (embora um gênio pudesse argumentar que mesmo o comportamento não é material). No entanto, o behaviorismo está morto como empreendimento científico *, então não precisa nos preocupar, exceto como um exemplo de um erro científico brilhante.
  2. Teoria da identidade: Esta é a teoria materialista que dominou meio século vinte. Nessa visão, os estados mentais são idênticos aos estados cerebrais. Ou seja, sua percepção da dor quando você pica seu dedo é idêntica aos potenciais de ação e neurotransmissores ativos quando você sente a dor. Os teóricos da identidade não defendem apenas uma correlação entre os estados da mente e do cérebro. Eles argumentam que mente e cérebro são a mesma coisa, entendidos de perspectivas diferentes.

Existem alguns tipos de teoria da identidade – tipo e token. A teoria da identidade de tipo postula que os estados mentais são idênticos aos tipos de organização do sistema nervoso, mas não necessariamente aos próprios componentes físicos. Talvez seja isso que Novella quer dizer com “a mente é o que o cérebro faz”, embora ele não diga exatamente isso. A teoria da identidade simbólica postula que os estados mentais são idênticos aos constituintes físicos reais – sua dor é na verdade seus nervos, neurotransmissores, etc.

O problema com a teoria da identidade é que ela viola a Lei de Leibnitz, que é básica para a lógica. Coloquialmente, a Lei de Leibnitz afirma que se as coisas são idênticas, então devem ser exatamente as mesmas em todos os aspectos. Afirmar que duas coisas diferentes são idênticas é um absurdo. Duas bolas de tamanhos diferentes podem ser semelhantes ou análogas, mas não são idênticas porque uma é de um tamanho e a outra de outro tamanho.

A teoria da identidade viola a Lei de Leibnitz mesmo em sua formulação básica. Afirmar que sua dor é idêntica a seus neurotransmissores é uma falácia porque sua dor e seus nervos podem ser (trivialmente) distintos um do outro, pelo menos no sentido de que você fala de “dor” e “nervos” como coisas diferentes. Eu posso ver seus nervos, mas não posso ver sua dor. Seus nervos (em seu braço) têm 60 centímetros de comprimento, mas sua dor não tem 60 centímetros. Dor não é a mesma coisa que nervos ou potenciais de ação, então eles não são idênticos. Portanto, a teoria da identidade está errada. A teoria da identidade está em eclipse hoje porque é um jargão.

  1. Materialismo eliminativo: Até mesmo (alguns) materialistas entendem os problemas com o behaviorismo e a teoria da identidade, então a iteração mais recente e popular do materialismo é o materialismo eliminativo. Os materialistas eliminativos reconhecem que a mente não pode ser explicada em termos de matéria, então eles eliminam a mente. Por favor, entenda: eles não afirmam que a mente é irrelevante (behaviorismo) ou que é material (teoria da identidade). Eles afirmam que não existem mentes. Eles afirmam que não temos mente nem pensamentos. É tudo importante, do começo ao fim, e simplesmente cometemos um erro de categoria ao usar a palavra “mente”. Eles chamam isso de psicologia popular (como em “conto popular”). Somos apenas robôs de carne tolos que acreditam que temos mentes.

Na visão materialista eliminatória, não existem estados mentais, apenas estados físicos. Sua dor não são seus nervos. Você não tem dor. Você só tem nervos. Ainda assim, presume-se que os materialistas eliminativos ainda solicitam a Novocaína no consultório dentário. Não é, veja bem, porque eles não querem dor (que não existe), mas porque eles não querem (por algum motivo) o estado físico de seus nervos que nós simplesmente chamamos erroneamente de “dor”.

Agora, você pode ver o problema aqui: Como podemos acreditar que não existem crenças? Se o materialismo eliminativo for verdadeiro, então sua própria crença no materialismo eliminativo não é uma crença. É um estado físico, uma certa concentração de neuroquímicos que nós (os não iniciados) tolamente chamamos de crença. Portanto, uma discordância entre um materialista eliminativo e um dualista não é realmente uma discordância. São apenas duas concentrações diferentes de dopamina cerebral ou algo assim. Exatamente como essas substâncias químicas em diferentes crânios entram em “desacordo” é deixado vago.

Nesse ponto, você pode ficar um pouco desconfortável, como ficaria se o cara ao lado do qual você está sentado no metrô comece a falar sobre o fato de que a CNN está transmitindo diretamente para o cérebro dele. O materialismo eliminativo, além de ser um absurdo lógico, tem um verdadeiro sabor de loucura – exceto que um materialista eliminativo diria que não existe “loucura”; existem apenas produtos químicos que tolamente chamamos de loucos.

A resposta mais sensata a um materialista eliminatório é mudar de lugar.

Então eu pergunto: Dra. Novella, onde você está neste espectro? Nem mesmo está claro que você é um materialista, porque “a mente é o que o cérebro faz” é uma afirmação dualista. Se você é um materialista, é um behaviorista, um teórico da identidade, um materialista eliminativo ou uma espécie de materialista que ainda não foi nomeado? O que você realmente acredita, além da sua afirmação dualista de que “a mente é o que o cérebro faz”?

A crença em “fadas cerebrais” parece muito boa em comparação com o materialismo. Pelo menos as fadas do cérebro não são um absurdo lógico . Mas não acredito em fadas cerebrais. Eu sou um dualista tomista. Acredito que a alma é a forma aristotélica do corpo e que certos aspectos da alma – a capacidade humana para o pensamento abstrato e o livre arbítrio – são poderes imateriais da alma humana.

Fico feliz em debater isso com o Dr. Novella em detalhes (incluindo um exame rigoroso das evidências neurocientíficas), mas primeiro gostaria de saber em que tipo de materialismo o Dr. Novella realmente acredita.

* Um caso bastante plausível pode ser feito de que o behaviorismo foi a única teoria científica que foi destruída por uma piada. Depois de uma noite de paixão, um comportamentalista se vira para o outro e diz: “Isso foi bom para você. Como foi para mim? ”

Nota: A foto de Steven Novella acima foi tirada por Zooterkin ( CC BY-SA 3.0 ) no TAM2013, onde o Dr. Novella estava apresentando o painel Medical Cranks and Quacks.

Sinais de longa distância protegem o cérebro de infecções virais que entram pelo nariz.

By Science Daily 

[Obs: Texto adaptado]

Em 10 de fevereiro de 2014 o Science
Daily publicou.

Fonte:
Sociedade Americana de Microbiologia.

Resumo:
O cérebro contém um sistema de defesa que impede que pelo menos dois vírus não relacionados – e possivelmente muitos mais – invadam o cérebro em geral.

 

 

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A mucosa olfativa no nariz pode servir como um condutor para uma série de vírus entrarem no cérebro, incluindo a raiva, poliomielite e vírus da gripe. No entanto, raramente ocorrem infecções no sistema nervoso central. Pesquisas sugerem que, em resposta à infecção viral, as células no bulbo olfatório liberam moléculas sinalizadoras de longa distância que informam as células de partes não infectadas do cérebro, para produzirem interferão antiviral; uma primeira linha de defesa contra vírus invasores.
O cérebro contém um sistema de defesa que impede que pelo menos dois vírus não relacionados – e possivelmente muitos mais – invadam o cérebro em geral. A pesquisa foi publicada on-line antes da impressão no Journal of Virology.

Nosso trabalho aponta para a capacidade notável do sistema imunológico, mesmo dentro do cérebro, nos proteger contra vírus oportunistas“, diz Anthony van den Pol, da Universidade de Yale, autor do estudo.

A pesquisa explica um mistério antigo. A mucosa olfativa no nariz pode servir como um condutor para uma série de vírus entrarem no cérebro, incluindo a raiva, poliomielite e vírus da gripe. No entanto, raramente ocorrem infecções no sistema nervoso central. O mecanismo responsável pela proteção do cérebro contra  vírus que invadem com sucesso o bulbo olfatório (OB), o primeiro local de infecção na mucosa nasal, permanece esquivo.

Van den Pol e seus colegas descobriram que, em resposta à infecção viral, as células no bulbo olfatório liberam moléculas sinalizadoras de longa distância que informam células, em partes, não infectadas do cérebro, para produzirem interferão antiviral, uma primeira linha de defesa contra invasão de vírus.

No estudo, ratos normais expurgaram a infecção, enquanto ratos sem receptores para as moléculas iniciais de sinalização, sucumbiram à medida que os vírus se espalharam pelo cérebro, provando o papel crítico dessas moléculas.

Estas moléculas sinalizadoras são diferentes dos neurotransmissores regulares. Van den Pol observa que durante a sinalização neuronal, os neurotransmissores liberados por uma célula, viajam através de apenas 20 nanômetros de sinapse à próxima célula nervosa. No entanto, as moléculas de sinalização de longa distância difundem até 15 milímetros.

Essa distância é quase um milhão de vezes maior do que a distância em uma sinapse“, diz ele.

O sucesso do sistema imunológico no bloqueio de dois vírus não relacionados, a saber, vírus da estomatite vesicular e citomegalovírus, sugere que nossos resultados podem generalizar a muitos outros vírus que podem entrar no cérebro através do nervo olfativo“, diz van den Pol.

[Ênfases do blog] 


Journal Reference:

  1. A. N. van den Pol, S. Ding, M. D. Robek. Long distance interferon signaling within the brain blocks virus spread. Journal of Virology, 2014; DOI: 10.1128/JVI.03509-13

Como o corpo lida com a gravidade?

By Evolution News – Howard Glicksman

[Obs: Esse texto é uma adaptação feita a partir do original – As imagens são do original com os devidos créditos]

 

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Nossos músculos, sob o controle de nossos nervos, nos permitem respirar, engolir, movimentar-se e lidar com as coisas. Os nervos periféricos enviam informações sensoriais sobre o que está acontecendo dentro e fora do corpo para a medula espinhal e o cérebro e a partir deles enviam de volta instruções motoras para os músculos, para lhes dizerem o que fazer. Em um artigo anterior desta série, descrevi alguns dos sensores que, como transdutores, convertem fenômenos em informações que o corpo pode usar. A pressão é detectada por sensores na pele; o movimento do corpo, especialmente da cabeça, é detectado pelo aparelho vestibular dentro do ouvido interno; e os próprios receptores fornecem informações sobre o estado dos músculos, tendões e articulações.

the-designed-body4Meu último artigo descreveu alguns dos reflexos (respostas motoras involuntárias, automáticas, pré-programadas, sem direção consciente do cérebro) que o corpo usa para evitar ferimentos graves e manter a sua posição. Agora vamos olhar para a forma como o corpo lida com a lei da gravidade e o que é preciso para manter o seu equilíbrio. Lembre-se de que quando os biólogos evolucionistas nos dizem sobre a vida e o mecanismo pelo qual ela deve ter surgido, eles lidam apenas com sua aparência e não como ela deve realmente trabalhar dentro das leis da natureza. Pergunte a si mesmo qual é a explicação mais plausível para como a vida surgiu: acaso e as leis da natureza por si só, ou design inteligente?

O centro de gravidade de um objeto é um ponto teórico sobre o qual o seu peso é distribuído uniformemente. Para um objeto que tem uma densidade uniforme com uma forma regular e simétrica, tal como um pedaço quadrado de madeira maciça, o centro de gravidade está no seu centro geométrico. Coloque um bloco quadrado de madeira sobre uma mesa e empurre-o mais e mais para fora da borda. Ele vai cair no chão quando seu centro de gravidade não estiver mais sobre a mesa.

O corpo humano é feito de músculos, órgãos, gordura e osso, cada um com uma densidade diferente. Embora o contorno físico do corpo seja simétrico de um lado para o outro, a sua forma é muito irregular. O centro de gravidade para a maioria das pessoas, enquanto em pé ou deitada, com os braços ao lado do corpo está na linha média, perto de seu umbigo. Para se manter em pé, o centro de gravidade do corpo deve permanecer entre os seus dois pés, tanto de um lado para o outro e de trás para frente, caso contrário, ele cai. O movimento dos braços ou pernas se distanciando a partir do corpo ou no dobrar da coluna em qualquer direção muda o centro de gravidade do corpo. Transportar um objeto, especialmente, a uma distância a partir do corpo, também irá alterar o seu centro de gravidade. Para os nossos primeiros ancestrais sobreviverem dentro das leis da natureza, eles não só tinham que ficar equilibrados em pé, mas também a pé, somente com um pé, e correndo; com nenhum dos pés em contato com o solo. Em outras palavras, o corpo humano é um objeto inerentemente instável, que precisa de controle para o equilíbrio.

O sistema neuromuscular mantém o corpo em posição, equilibrando-se em relação à gravidade. Embora a medula espinhal forneça reflexos que ajudam a manter a sua postura, é em grande parte no cérebro (particularmente o tronco cerebral e cerebelo) que se fornecem os padrões motores coordenados, necessários para manter o equilíbrio. Para fazer ajustamentos em continuo, o cérebro recebe dados sensoriais de basicamente quatro fontes diferentes: os receptores de pressão no pé, os proprioceptores (particularmente do pescoço e o restante da coluna vertebral), o aparelho vestibular dentro do ouvido interno, e visão.

Os sensores de pressão dos pés informam o cérebro sobre a distribuição do peso do corpo em relação ao seu centro de gravidade. Levante-se e incline-se de lado a lado, para frente e para trás. Observe a diferença nas sensações de pressão sentidas em cada pé com esses movimentos, a sensação de desequilíbrio, e os ajustes imediatos que devem ser feitos para ficar de pé.

Os proprioceptores do pescoço e o restante da coluna vertebral fornecem ao cérebro informações sobre a posição relativa da cabeça e o resto do corpo. Dobre o pescoço para frente e para trás e, em seguida, dobre a partir de sua cintura em qualquer direção. Onde quer que seu pescoço e coluna vertebral irem, assim vai a sua cabeça e o resto do seu corpo. Observe a sensação de desequilíbrio, como o seu centro de gravidade se move, estando longe dos seus pés e como você rapidamente tem que se ajustar para evitar a queda.

O aparelho vestibular contribui na informação sensorial sobre a velocidade e direção da cabeça e pescoço, movimento linear e angular e o movimento vertical do corpo. Além disso, ele ajuda a estabilizar a imagem da retina. Olhe em um espelho, com foco em seus olhos, e mova a cabeça lentamente para cima e para baixo, de lado a lado. Observe que os olhos se movem automaticamente na direção oposta, permitindo que eles permaneçam em foco. Você está vendo os efeitos do reflexo vestíbulo-ocular.

Agora, continue a focar os olhos e mover a cabeça para cima e para baixo, de lado a lado o mais rápido que você puder. Você não pode controlar conscientemente seus olhos rápido o suficiente para compensar estes movimentos. Isso ocorre automaticamente por causa de sua decisão de se concentrar em seus olhos (ou qualquer outro objeto), enquanto sua cabeça e seu corpo estão em movimento. Observe também como você se sentiu um pouco tonto e sem equilíbrio. Isto é causado pelos fortes impulsos nervosos alternados, sendo enviados a partir do aparelho vestibular em cada lado da cabeça para o cérebro, devido à velocidade dos movimentos da cabeça.

Os olhos fornecem ao cérebro uma imagem do ambiente no qual o corpo está localizado. A experiência clínica ensina que com a concentração, treinamento e movimento lento, a visão muitas vezes pode ajudar a manter o equilíbrio do corpo, sem informações dos sensores de pressão, dos proprioceptores, e do aparelho vestibular. Feche os olhos e comece a andar, aumentando progressivamente a sua velocidade. Observe como é difícil manter o seu equilíbrio. Fechar os olhos faz  de você totalmente dependente dos sensores de pressão nos pés, proprioceptores da coluna vertebral e membros, aparelho vestibular, o deixando um pouco fora de equilíbrio. Agora faça este exercício novamente, mas desta vez com os olhos abertos. É evidente que pistas visuais contribuem muito para sua capacidade de manter equilíbrio.

Uma das primeiras indicações de que uma pessoa pode ter um problema com o seu equilíbrio é quando ela inadvertidamente cai no chuveiro. Ao tomar uma ducha, a maioria das pessoas fecham os olhos por causa do uso shampoo no cabelo e, em seguida, voltam rapidamente sua cabeça e pescoço, e muitas vezes todo o seu corpo, para removê-lo. Movendo-se desta forma com os olhos fechados, significa que seu cérebro já não pode usar pistas visuais para manter o equilíbrio. Se uma pessoa tem condição como uma neuropatia sensorial (comum em diabéticos), que limita a recepção dos dados sensoriais dos pés, ou a esclerose múltipla, que retarda a velocidade do impulso nervoso no tronco cerebral, ou degeneração do cerebelo, fazendo com que as coordenações sejam pobres, então eles irão perceber o quão importante é a visão. Sem ela, torna-se difícil ou impossível para eles manterem o equilíbrio.

Toda a experiência clínica ensina que para nossos ancestrais mais antigos (e os organismos intermediários teóricos que conduziram a eles) manterem o seu equilíbrio, teriam necessidade de ter um sistema irredutivelmente complexo, com uma capacidade natural de sobrevivência similar ao nosso. Isso teria que incluir diferentes sensores localizados em lugares estratégicos para fornecer informações sobre a posição do corpo no espaço e no relacionamento com gravidade, um sistema nervoso central para receber e analisar, e a capacidade de acessar reflexos motores automáticos e enviar mensagens motoras voluntárias, rápido o suficiente para prevenir uma queda. Pelo que a força da gravidade não espera por ninguém e é um nivelador de igualdade de oportunidades, de sorte após sorte.

Só porque organismos semelhantes têm mecanismos semelhantes para manter o seu equilíbrio; isso, por si só, não explica de onde esses mecanismos e a sua capacidade de reagir adequadamente e rapidamente, veio, em primeiro lugar. Biologia evolutiva, como eu disse, é muito boa em descrever como a vida parece, mas não tem capacidade para explicar como ela deve trabalhar dentro das leis da natureza para sobreviver. Em meu próximo artigo veremos como somos capazes de realizar movimentos intencionais e realizar atividades dirigidas a objetivos. Como tudo o mais nesta série tem mostrado, não é tão simples como biólogos evolucionistas nos querem fazer crer.

NEUROCIÊNCIA NÃO MATERIALISTA: EVIDÊNCIAS DE UMA CONSCIÊNCIA ALÉM DO CÉREBRO

By Everton F. Alves (Web-Book)

 

Neurociência é o estudo científico do sistema nervoso, um dos sistemas mais complexos do corpo humano. Tradicionalmente, a neurociência tem sido vista como um ramo da Biologia [1]. O termo “neurobiologia” geralmente é usado de modo alternado com o termo neurociência, embora o primeiro se refira especificamente a biologia do sistema nervoso, enquanto o último se refere à inteira ciência do sistema nervoso.

Nos últimos anos, a Neurociência tem assumido sua posição materialista, há muito já implícita. O materialismo científico tem decretado a morte da mente [2]. Aos poucos foi se substituindo o conceito de “mente” pelo de “cérebro”. Os materialistas acreditam que a mente não existe como uma entidade separada; é meramente um estado do cérebro, causada tão somente por neurônios e neuroquímica.

 

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É de se esperar que as explicações científicas acerca das maravilhas da mente humana e do cérebro encontrem respostas na teoria da evolução de Charles Darwin através dos mecanismos de seleção natural. Porém, não é bem o caso. Para Darwin, a mente foi um enorme problema por resolver. A única coisa que ele disse sobre isso invalida todas as suas hipóteses sobre a teoria evolutiva, que foi o produto (convicção) de sua mente. Em 1881, após refletir sobre o assunto, ele escreveu a William Graham:

Comigo a terrível dúvida sempre surge se as convicções da mente humana, as quais foram desenvolvidas a partir da mente de animais inferiores, são de algum valor ou de todo confiável. Qualquer um confiaria nas convicções da mente de um macaco, se houvesse alguma convicção em tal mente?[3].

Ainda assim, recentemente o biólogo neodarwinista Richard Dawkins afirmou: “É tremendamente difícil definir o que é consciência. Não existe consenso sobre isso. Mas, obviamente, a consciência evoluiu como uma propriedade emergente dos cérebros. Nós, seres humanos, temos consciência. Portanto, é certo que, em algum momento, nossos ancestrais obrigatoriamente desenvolveram consciência” [4: p.16].

O filósofo da mente John Searle já havia feito a seguinte alegação: “Sabemos que a consciência […] é causada por processos neurobiológicos bem específicos. Nós não sabemos os detalhes de como o cérebro faz isso, mas sabemos, por exemplo, que se você interferir com os processos em determinadas maneiras anestesia geral, ou um golpe na cabeça, por exemplo, o paciente fica inconsciente” [5]. Por sua vez, o neuropsicólogo Barry Beyerstein disse em uma entrevista que, “assim como os rins produzem urina, o cérebro produz a consciência[6].

No entanto, novas evidências têm contestado esse conceito clássico. Um novo campo de pesquisa tem surgido: a neurociência não materialista. Pesquisadores que a defendem dizem que “a mente existe e usa o cérebro, mas não é a mesma coisa que o cérebro” [7: p.358]. Esse campo de pesquisa tem contribuído para a compreensão de uma mente imaterial e separada do corpo, mas que ao mesmo tempo é capaz de controlá-lo através da dinâmica eletroquímica de seu cérebro, e usar as informações angariadas pelos sistemas sensoriais disponíveis.

Mas em que os neurocientistas não materialistas se baseiam para suas afirmações? Os argumentos seguem duas linhas de evidência. A primeira vem do fato de que certas manifestações de estados mentais (não físicos) podem influenciar os estados do cérebro, e a segunda, está relacionada à ausência de uma explicação materialista contemporânea satisfatória para a chamada experiência consciente.

Beauregard e O’leary, proponentes do design inteligente, afirmam que estados e conteúdos mentais comprovadamente afetam estados cerebrais [7]. De fato, em 2006, outro estudo já havia verificado que experiências subjetivas mudam a química do cérebro [8]. Os autores desse estudo demonstraram que nossa experiência subjetiva de interagir com o rosto de outras pessoas afeta uma região do córtex relacionada à percepção facial no cérebro do receptor.

Isso quer dizer que as mentes não poderiam estar totalmente instanciadas (criadas) no cérebro, nem nas relações deste com o ambiente e nem em nenhum lugar de nosso mundo físico. Mas o que vem a ser a mente? O que é a consciência? Seria a alma de um ser humano? Seria o fôlego de vida? Ou a sua fonte vital? Para os autores, as chamadas experiências religiosas, espirituais e místicas (EREM) podem realmente acontecer.

Em 2006, impulsionados por suas curiosidades sobre o que está acontecendo com o cérebro durante as EREM, Beauregard e Paquette estudaram as experiências espirituais de freiras carmelitas [9]. Para tanto, eles se utilizaram de estudo de imagem por ressonância magnética funcional (fMRI) com o objetivo de identificar os correlatos neurais durantes as EREM. Os pesquisadores descobriram uma coleção de áreas do cérebro que estavam mais ativadas durante as experiências, chegando à conclusão de que é mais provável que as freiras estivessem enfrentando diretamente realidades fora de si mesmas (além do cérebro material).

Mas além dessas, existem outras evidências de que a consciência e o Self (autoconsciência) não são meramente um processo físico do cérebro? Um estudo realizado pelo neurocirurgião Wilder Penfield estimulou eletricamente o cérebro de pacientes com epilepsia e descobriu que podia levá-los a mover seus braços ou pernas, virar suas cabeças ou olhos, falar ou engolir. Invariavelmente, o paciente iria responder, dizendo: “Eu não fiz isso. Você fez[10, 11]. O Dr. Penfield acrescenta: “o paciente pensa em si mesmo como tendo uma existência separada de seu corpo” e “não importa o quanto [se estimule] o córtex cerebral, […] não há nenhum lugar […] onde a estimulação elétrica fará com que um paciente acredite ou decida [algo] [10, 11]. Isso porque essas funções são originárias do Self, não do cérebro.

Roger Sperry e colaboradores estudaram a diferença entre os hemisférios cerebrais esquerdo e direito e descobriram também que a mente tem um poder causal independente das atividades do cérebro, o que os levou a concluir que o materialismo era falso [10, 12]. Outro estudo mostrou um atraso entre o tempo de um choque elétrico aplicado na pele, a sua chegada ao córtex cerebral e a percepção de autoconsciência da pessoa [10, 13]. Isto sugere que a experiência subjetiva é mais do que apenas uma máquina que reage aos estímulos recebidos pelo cérebro. O autor do estudo, Laurence Wood, disse que por essas e outras razões é que “Muitos cientistas do cérebro têm sido obrigados a postular a existência de uma mente imaterial, mesmo que eles não tenham uma crença em vida pós-morte”.

A neurociência tem contribuído significativamente com geração de dados neurofuncionais relativos às EREM. Andrew Newberg é considerado o pai de um novo ramo da neurociência que estuda os efeitos da espiritualidade no cérebro: a neuroteologia. Em 2009, ele publicou os resultados de uma investigação realizada ao longo de 15 anos, os quais analisaram por meio de tomografia cerebral – tomógrafo por SPECT – a atividade dos cérebros de religiosos de diversas crenças e ateus durante uma EREM (oração e meditação) [14]. Foram observados diferentes padrões de atividades neuronais entre crentes em um ser inteligente (chamando-o de Deus) e não crentes. Para Newberg, “Deus pode modificar seu cérebro, não importa se você é cristão ou judeu, mulçumano ou hinduísta, agnóstico ou ateu”; ademais, o cérebro é programado para acreditar em Deus, fato considerado fundamental para a sobrevivência da espécie humana.

Outra linha de pesquisa está associada à investigação dos fenômenos mediúnicos em que, supostamente, a consciência e a volição do médium estão atenuadas ou mesmo dissociadas. Em 2012, um estudo analisou o fluxo sanguíneo cerebral (CBF) de 10 médiuns brasileiros durante a prática de psicografia [15]. O método utilizado foi o de neuro-imageamento por meio da tomografia por emissão de fóton único. Os resultados mostraram uma diminuição na atividade nas redes atencionais durante a EREM, o que levou os cientistas a considerar mente e cérebro como coisas diferentes ao dizer que devemos: “melhorar a nossa compreensão da mente e sua relação com o cérebro” [15: p.7].

Além disso, existe uma linha de pesquisa na Neurociência não materialista relacionada às experiências de quase morte (EQM). Em 2013, um estudo norte-americano afirmou que EQM são tipos de EREM vívidas, realísticas, que frequentemente promovem mudanças profundas na vida de pessoas que estiveram fisiológica ou psicologicamente próximas da morte [16]. As EQM por vezes ocorrem durante uma parada cardíaca, na ausência de atividade cerebral detectável. Os autores da pesquisa revisaram estudos prospectivos e descobriram uma incidência média de 10% a 20% de EQM induzidas por paradas cardíacas.

Para os cientistas, pessoas que passaram por EQM, são mais propensas a mudanças de vida positivas que podem durar muitos anos após a experiência do que aquelas que não a tiveram [16]. Eles concluem que as teorias materialistas da mente não são capazes de explicar como pessoas que tiveram EQM podem vivenciar − enquanto seus corações estão parados e sua atividade cerebral aparentemente ausente – pensamentos vívidos e complexos e adquirir informações verídicas a respeito de objetos ou eventos distantes de seus corpos. Segundo essa linha de pesquisa, as EQM em paradas cardíacas sugerem que a mente não é gerada pelo cérebro e não está confinada a ele ou ao corpo.

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Por outro lado, a Neurociência não materialista pode fornecer outra explicação para essas EQM, tais como ser resultado da diminuição do fluxo sanguíneo no cérebro, o que provocaria alterações momentâneas na mente. Conforme o neurocientista norte-americano Kevin Nelson afirmou em uma entrevista: “Em casos de quase morte, os estados de consciência podem se misturar, provocando reações como paralisia e alucinações[17].

Ao mesmo passo em que o Dr. Nelson provê uma alternativa científica para as EQM, o neurocientista não descarta o papel da fé e da espiritualidade [18]. Ele acrescenta que: “Mesmo se nós soubéssemos o que faz cada molécula cerebral durante uma experiência de quase morte, ou qualquer outra experiência, o mistério da espiritualidade continuaria [17]. Nelson revela como nosso cérebro cria essas visões e diz que, apesar de tudo, ainda espera que exista vida após a morte.

A física quântica, que tem como base o hinduísmo, é outra linha de pesquisa da Neurociência não física, a qual nos diz que a realidade não é fixa – partículas subatômicas só passam a existir quando elas são observadas. Assim, em 2013, um estudo norte-americano analisou a consciência por meio de vários tipos de sistemas ópticos de dupla fenda [19]. A mecânica quântica, linha tomada como base para o estudo, sugere que exista uma consciência, e que ela pode desempenhar um papel fundamental na forma como o mundo físico se manifesta. Isso não significa que a consciência humana, literalmente, “criaria” a realidade, mas ela sugere que há mais consciência do que está implícito hoje nos livros didáticos.

Para os autores, o ato de observar um objeto cotidiano influenciaria as suas propriedades. Devido o objeto quântico ser extremamente reativo ao ato de observação, essa sensibilidade seria constatada sempre que um objeto quântico é medido, afirma os autores [19]. O ato de medir a sensibilidade de um objeto faz com que o comportamento das ondas quânticas mude o comportamento das partículas. Os autores salientam que foram realizados três experimentos: dois em que as pessoas tentaram influenciar objetos mentalmente em seu laboratório, e um envolvendo um teste semelhante realizado online. Todos os três experimentos mostraram resultados positivos consistentes com a proposta de von Neumann (pai da Física quântica) e com pesquisas anteriores.

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Em 2014, um estudo realizado por um neurocientista pró-DI explicou que o materialismo científico ainda é influente em certas esferas acadêmicas [2]. O autor examinou várias linhas de evidência empírica mostrando que o materialismo é incompleto e obsoleto. As evidências levantadas indicam que os humanos não podem ser reduzidos a impotentes máquinas biofísicas, uma vez que a psique influencia fortemente a atividade do cérebro e do corpo, e pode operar telosomaticamente. Com base nessas evidências, o autor elaborou e propôs a Teoria da Psychelementarity (ainda sem tradução).

Essa teoria sugere que a psique desempenha um papel primordial na forma como o universo funciona, o equivalente a matéria, energia e espaço-tempo [2]. Além disso, afirma que a psique não pode ser reduzida a processos físicos ou a uma posição reducionista. A teoria abrange uma série de fenômenos psicofísicos supostamente bem estudados, que são reinterpretadas à luz de uma perspectiva pós-materialista. Também inclui fenômenos anômalos que são rejeitados pelos materialistas.

Foi confrontando essa constante rejeição que, em 2014, oito cientistas internacionais de diversas áreas, incluindo o cientista psiquiátrico brasileiro Alexander Moreira-Almeida, publicaram o “Manifesto pela ciência pós-materialista”, aberto para assinaturas [20]. Trata-se de um convite direto para que a ciência não se deixe emperrar pelo dogmatismo que se formou em torno do paradigma convencionalmente chamado de “materialismo científico”. O manifesto reconhece os tremendos avanços da ciência materialista, mas admite que a dominância desta filosofia nos meios acadêmicos e universitários chegou a ponto de ser prejudicial, em especial ao estudo da consciência e da espiritualidade.

De fato, é incrível o poder que o materialismo científico tem nas academias e o seu discurso reduzido à matéria. Mas se realmente apenas a matéria existisse, então nós seríamos capazes de pegar toda a matéria do corpo humano e, a partir dela, criar vida. Como Geisler e Turek colocam: “Certamente existe na vida alguma coisa além do material. Que materialista pode explicar por que um corpo está vivo e o outro está morto? Ambos contêm os mesmos elementos químicos. Por que um corpo está vivo num minuto e morre no minuto seguinte? Que combinação de materiais pode ser responsável pela consciência?” [21: p.96].

Como o filósofo Geoffrey Madell disse: “O surgimento da consciência, então, é um mistério, e ao qual o materialismo falha em fornecer uma resposta” [22: p.141]. Assim, as evidências indicam que a mente é o agente mais eficaz de mudança para o cérebro. É certo que existem várias linhas de pesquisa, e estudos produzidos a partir delas, acerca da ciência do cérebro imaterial na literatura disponível. Entretanto, neste capítulo, procuramos apresentar apenas algumas dessas linhas.

Todavia vale ressaltar que, embora a neurociência não materialista ainda não consiga responder a todas as perguntas relacionadas ao efeito placebo ou aos problemas psicológicos incapacitantes graves, tais como as fobias e transtorno obsessivo-compulsivo, ela libera o cientista a estudar a questão em apreço, abrindo portas para novas investigações sobre como a mente funciona e para o futuro da pesquisa em Neurociência.

Quer saber mais? Acesse o eBook e venha conhecer a assinatura de um projeto intencional nas estruturas biológicas complexas presentes na natureza e nos seres vivos.

 

REFERÊNCIAS

[1] Hoppen NHF. A neurociências no Brasil de 2006 a 2013, indexada na Web of Science: produção científica, colaboração e impacto. Dissertação (Comunicação e Informação). Porto Alegre: UFRGS, 2014.

[2] Beauregard M. The Primordial Psyche. Journal of Consciousness Studies 2014; 21(7–8):132–57.

[3] Charles Darwin to William Graham, Darwin Correspondence Project, Letter No. 13230, dated July 3rd, 1881. Disponível em: http://www.darwinproject.ac.uk/entry-13230

[4] Entrevista concedida por Richard Dawkins. Maravilhe-se com o universo. [27 Mai. 2015]. Entrevistador: André Petry. Revista Veja, edição 2427, ano 48, n. 21, 2015.

[5] Réplica de John Searle ao artigo de David J. Chalmers: “’Consciousness and the Philosophers’: An Exchange”. [Mai. 1997]. The New York Review of Books, 1997. Disponível em:  http://www.nybooks.com/…/consciousness-and-the-philosopher…/

[6] Entrevista concedida por Barry Beyerstein. Do Brains make minds? Série: Closer to Truth. Entrevistador e escritor do programa: Dr. Robert Lawrence Kuhn. Produzido pela Fundação Kuhn e Getzels Gordon Productions, 2000. Disponível em:
http://www.closertotruth.com/roundtabl…/do-brains-make-minds

[7] Beauregard M, O’Leary D. The Spiritual Brain: A Neuroscientist’s Case for the Existence of the Soul. New York: HarperCollins, 2007.

[8] Kanwisher N, Yovel G. The fusiform face area: a cortical region specialized for the perception of faces. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2006; 361(1476): 2109–2128.

[9] Beauregard M, Paquette V. Neural correlates of a mystical experience in Carmelite nuns. Neurosci Lett. 2006; 405(3):186-90.

[10] Strobel L. The Case for a Creator: A Journalist Investigates Scientific Evidence That Points Toward God. Grand Rapids, Michigan: Zondervan, 2009. Disponível em:  http://verticallivingministries.com/…/do-we-have-souls-lee…/

[11] Penfield W. Mystery of the Mind: A Critical Study of Consciousness and the Human Brain. New Jersey: Princeton University Press, 2015.

[12] Sperry R. Changed Concepts of Brain and Consciousness: Some Value Implications. Journal of religion & Science 1985; 20(1):41-57.

[13] Wood LW. Recent Brain Research and the Mind-Body Dilemma. The Asbury Theological Journal 1986; 41(1):37-78.

[14] Newberg A, Waldman MR. Como Deus Pode Mudar Sua Mente: Um Diálogo entre Fé e Neurociência. Tradutor: Júlio de Andrade Filho. Rio de Janeiro: Editora Prumo, 2009.

[15] Peres JF, Moreira-Almeida A, Caixeta L, Leao F, Newberg A. Neuroimaging during Trance State: A Contribution to the Study of Dissociation. PLoS One. 2012; 7(11): e49360.

[16] Trent-Von Haesler N, Beauregard M. Near-death experiences in cardiac arrest: implications for the concept of non-local mind. Arch. Clin. Psychiatry 2013; 40(5):197-202.

[17] Entrevista concedida por Kevin Nelson. A neurociência da espiritualidade. [Jan. 2011]. Entrevistadora: Natalia Cuminale. Seção: Corpo e mente. VEJA.com – Ciência, 2011. Disponível em: http://veja.abril.com.br/…/cie…/a-ciencia-da-espiritualidade

[18] Nelson K. The Spiritual Doorway in the Brain – a Neurologist’s Search for the God Experience. New York, NY: Dutton, 2011.

[19] Radin D, Michel L, Johnston J, Delorme A. Psychophysical interactions with a double-slit interference pattern. Physics Essays 2013; 26(4): 553-66.

[20] Beauregard M, Schwartz GE, Miller L, Dossey L, Moreira-Almeida A, Schlitz M, Sheldrake R, Tart C. Manifesto for a Post-Materialist Science. Explore (NY). 2014; 10(5):272-4.
[21] Geisler NL, Turek F. Não tenho fé suficiente para ser ateu. São Paulo: Editora Vida, 2006.

 

[22] Madell GC. Mind and Materialism. Edinburgh: Edinburgh University Press, 1988.

 

É o cérebro um design inteligente? – Parte I

Bom, como eu defendo ID, eu devo ter dados que apoiem minha crença no ID.

E aqui não estou fazendo qualquer referencia a Deus, não a priori, não se trata de uma inferência religiosa.

O cérebro é um exemplo de design inteligente, isso ao meu ver claro.

Que tipo de circuitos e de chips serão adequados para construir cérebros artificiais que sejam eficientes e que consumam a menor quantidade possível de energia?

A resposta pode surpreender: arquiteturas capazes de utilizar não apenas circuitos digitais, mas também circuitos analógicos “imprecisos”.

Segundo um dos grupos mais conceituados no campo da neuroinformática, esses circuitos híbridos analógico-digitais serão mais adequados para a construção de sistemas nervosos artificiais do que a tradicional arquitetura digital ultraprecisa na qual se baseiam os computadores.

“Os estímulos ambientais são processados nos sistemas nervosos biológicos dos seres humanos e animais de uma forma totalmente diferente dos computadores modernos,” explica Elisabetta Chicca, da Universidade Bielefeld, na Alemanha.

“Sistemas nervosos biológicos organizam-se a si mesmos; eles se adaptam e aprendem. Ao fazer isso, eles exigem uma quantidade relativamente pequena de energia em comparação com os computadores, e apresentam habilidades complexas, tais como a tomada de decisões e o reconhecimento de associações e de padrões,” completa ela.

Em 2013, a mesma equipe já havia demonstrado por que os processadores neuromórficos devem imitar comportamentos, e não rodar programas.

Agora eles deram o passo seguinte, compondo a arquitetura e os softwares de teste para uma arquitetura que leve em conta o jeitão analógico de ser do mundo real.

Simulação das sinapses em hardware

No novo trabalho, a equipe alemã comparou os diversos tipos de circuitos que podem ser usados para simular eletronicamente as sinapses, sinais entre as células nervosas usadas para transmitir e processar os estímulos, ou os dados da computação neuromórfica.

Além disso, a equipe analisou o tipo de circuito que poderia imitar a plasticidade dos nervos biológicos – a plasticidade descreve a capacidade das células nervosas, sinapses e áreas cerebrais para se adaptarem de acordo com o uso.

O resultado é um software com base no qual os programas podem ser escritos para controlar os circuitos e os processadores de um “cérebro eletrônico”.

“Nós validamos a abordagem neuromórfica proposta com resultados experimentais obtidos de nossos próprios circuitos e sistemas, e discutimos a forma como os circuitos e redes apresentados neste trabalho representam um conjunto útil de componentes para implementar de forma eficiente e elegante a cognição neuromórfica,” concluem eles.

Sem mapas precisos

A implementação desses novos conceitos poderá contar com o auxílio dos “transistores sinápticos”, que vão além da lógica binária.

Memcomputação: física caótica abre caminho para computação cerebral
Além disso, as conclusões parecem estar de acordo com o trabalho de outras equipes, que já haviam demonstrado que processadores analógicos podem ser mais eficientes para imitar o cérebro e que a teoria do caos pode se tornar uma alternativa à lógica booleana dos circuitos digitais.

Mas a Dra. Elisabeta reconhece que não existe ainda uma rota definida indicando como serão os computadores neuromórficos.

“Vários sistemas eletrônicos analógicos e digitais de inspiração cerebral têm sido propostos como soluções dedicadas para simulações rápidas de redes neurais. Embora essas arquiteturas sejam úteis para explorar as propriedades computacionais de modelos em grande escala do sistema nervoso, o desafio da construção de dispositivos físicos compactos e de baixa potência que possam se comportar de forma inteligente no mundo real e apresentar habilidades cognitivas ainda permanece em aberto,” conclui ela .

Apesar dos avanços no campo dos supercomputadores, o cérebro humano continua a ser o dispositivo de processamento de informações mais flexível e mais eficiente que se conhece.

Por isso, não é de hoje que pesquisadores tentam compreendê-lo com vistas a imitar seu poder de computação.

Embora ainda não se saiba exatamente como serão os computadores neuromórficos, tem havido um verdadeiro renascimento no campo da inteligência artificial – o que inclui a recente demonstração de que cérebros artificiais deverão ser construídos com processadores imprecisos.

Redes neurais artificiais

Os modelos de computadores e processadores neuromórficos – projetados para replicar a forma como os processos cerebrais memorizam ou recuperam informações – são chamados de redes neurais artificiais.

Há décadas, a informática tem usado redes neurais artificiais para resolver muitos problemas do mundo real que envolvem tarefas como classificação, estimativa e controle.

No entanto, as redes neurais artificiais não levam em consideração algumas das características básicas do cérebro humano, tais como retardos de transmissão dos sinais entre os neurônios, potenciais de membrana e correntes sinápticas.

Uma nova geração de redes neurais – chamadas redes neurais pulsadas – foram então desenvolvidas para modelar a dinâmica do cérebro um pouco melhor, levando em conta o comportamento dos disparos dos neurônios.

Silvia Ferrari e seus colegas da Universidade Duke, nos Estados Unidos, desenvolveram agora uma nova variação de rede neural pulsada para replicar com precisão ainda melhor os processos de aprendizagem do comportamento cerebral.

“Embora os sistemas de engenharia atuais sejam muito eficazes em controles dinâmicos, eles ainda não são capazes de lidar com danos e falhas imprevisíveis com que os cérebros biológicos lidam facilmente,” disse Silvia.

Foi nisso que ela e seus alunos trabalharam.

Como ensinar um cérebro artificial

A equipe elaborou um algoritmo que ensina as redes neurais pulsadas qual informação é relevante e quão importante cada fator é para resolver o problema em questão como um todo.

Embora o objetivo seja, no futuro, imitar o cérebro humano – ou, pelo menos, o cérebro de mamíferos – a equipe começou com o cérebro muito mais simples de um inseto.

“Nosso método foi testado treinando um inseto virtual para navegar em um terreno desconhecido e encontrar alimentos,” disse Xu Zhang, que foi quem botou a mão na massa para que tudo funcionasse. “O sistema nervoso foi modelado por uma grande rede neural pulsada com conexões sinápticas desconhecidas e aleatórias entre esses neurônios.”

Além do inseto virtual, eles usaram simulações de computador para mostrar que o algoritmo funciona no controle de voo de aviões e na navegação de robôs.

Teste biológico

Agora Zhang está se preparando para testar biologicamente seu modelo neural artificial.

Para isso, ele vai usar células cerebrais cultivadas em laboratório alteradas geneticamente para responder a certos tipos de luz.

Esta técnica, chamada optogenética, permite controlar a forma como as células nervosas se comunicam – quando o padrão de luz muda, a atividade neural altera-se em resposta ao sinal óptico.

Os pesquisadores esperam que a rede neural viva adapte-se ao longo do tempo aos padrões de luz, adquirindo a capacidade de armazenar e recuperar informações sensoriais.

Se o modelo funcionar, então os pesquisadores poderão usar o modelo para voltar ao hardware e construir circuitos que façam o mesmo.

 

Todo o trecho em negrito foi extraído do site Inovação Tecnológica

Como os computadores pretendem imitar o cérebro?

Eu já ouvi falar que nosso cérebro é semelhante ao computador criado pelo homem, ou mesmo já ouvi dizer, e já disse que o cérebro é um computador…

Mas não se equivoque, não se iluda! O cérebro é muito melhor que qualquer computador que você conhece!

E eu não poderia deixar passar essa, como defensor da Teoria do Design Inteligente, me sinto confiante em dizer que o cérebro é um design inteligente … E a biomimética agradece!

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Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/04/2014

Pesquisadores neuromórficos

Apesar de toda a sua sofisticação, os computadores empalidecem quando são comparados com o mais simples dos cérebros.

O córtex de um camundongo, por exemplo, opera 9.000 vezes mais rápido e consome 40.000 vezes menos energia do que uma simulação de suas funções feita em computador – valores que podem aumentar conforme as técnicas de medição da atividade cerebral melhoram.

Isso, contudo, é um incentivo para os pesquisadores que trabalham na tentativa de construir os primeiros processadores neuromórficos – que operam imitando o funcionamento dos neurônios.

A última grande novidade na área surgiu há exatamente um ano, quando a equipe do Dr. Kwabena Boahen, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, apresentou seu Neurogrid.

Computador neuromórfico simula cérebro em tempo real
Do alto do seu lugar no pódio, o Dr. Boahen foi agora convidado pelo renomado IEEE (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) para fazer um apanhado dos principais avanços na área, destacando os projetos mais promissores.

O artigo analisa como os “pesquisadores neuromórficos” estão usando silício e software para construir sistemas eletrônicos que imitam neurônios e sinapses, com vistas a construir uma geração de computadores mais eficientes e mais rápidos.

Em seu artigo, Boahen observa o contexto mais amplo da investigação neuromórfica, começando pelo Projeto Cérebro Humano da União Europeia, que tem como objetivo simular um cérebro humano em um supercomputador.

Já o projeto norte-americano Brain (sigla para pesquisa do cérebro através de neurotecnologias inovadoras avançadas) adotou uma abordagem de construção de ferramentas, desafiando os cientistas a desenvolver novos tipos de mecanismos que possam ler a atividade de milhares ou mesmo milhões de neurônios no cérebro, assim como registrar padrões complexos de atividade.

Outras equipes estão se voltando para o hardware, como o projeto Synapse da IBM (sigla de sistemas de eletrônica plástica neuromórfica adaptativa e escalável).

Como o nome indica, o projeto Synapse envolve uma tentativa de redesenhar os chips – que receberam o codinome de Golden Gate – para emular a capacidade dos neurônios para fazer um grande número de conexões sinápticas, uma característica que ajuda o cérebro a resolver problemas em paralelo.

Até o momento, um chip Golden Gate é composto por 256 neurônios digitais, cada um equipado com 1.024 circuitos sinápticos, mas a IBM já está trabalhando para aumentar consideravelmente o número de neurônios em cada processador.

O projeto BrainScales, da Universidade de Heidelberg, na Alemanha, mereceu destaque na análise, com seu objetivo ambicioso de imitar o comportamento de neurônios e sinapses usando chips analógicos.

Processador neuromórfico supera processadores digitais.
Seu chip Hicann (sigla para rede neural analógica com grande número de entradas) deverá ser o núcleo de um sistema projetado para acelerar as simulações do cérebro, permitindo aos pesquisadores modelar interações medicamentosas que podem levar meses para serem feitas no método tradicional de laboratório.

No momento, o chip Hicann consegue emular 512 neurônios, cada um equipado com 224 circuitos sinápticos, mas a equipe também já está trabalhando para aumentar esse poder neuronal.

O Dr. Boahen avalia que cada uma dessas equipes tem feito escolhas técnicas diferentes, como a possibilidade de dedicar cada circuito de hardware para modelar um único elemento neural (por exemplo, uma única sinapse) ou várias (por exemplo, ativando o circuito de hardware duas vezes para modelar o efeito de duas sinapses ativas).

Estas escolhas, obviamente, resultam em diferentes ganhos e perdas em termos de capacidade e desempenho.

Para tentar avaliar qual delas tem mais vantagens, Boahen propõe uma métrica que tente dar conta do custo total do sistema, incluindo o tamanho do chip, quantos neurônios ele simula e a energia que consome.

Talvez seja melhor ouvir as outras equipes antes, mas a métrica proposta por Boahen conclui que seu próprio chip, o Neurogrid, é o mais eficiente em termos de simular neurônios.

A seu favor está o fato de que o grande objetivo é construir um sistema que seja acessível o suficiente para ser amplamente utilizado em pesquisa por qualquer grupo que queira se dedicar à área.

Boahen destaca que seu protótipo custou US$40,000, mas foi construído na universidade com uma tecnologia de microeletrônica de 15 anos atrás.

Fabricado hoje em grandes quantidades, cada computador Neurogrid completo – a placa inteira – poderia custar 100 vezes menos, o que faz o pesquisador sonhar com um milhão de computadores neuromórficos vendidos a US$400 cada um.

Neurocompilador

Antes disso, porém, será necessário projetar o software que permita programar um computador neuromórfico.

E este é um desafio ainda a ser vencido por todas as equipes, qualquer que seja a abordagem utilizada para a implementação do “cérebro de silício.”

“Neste momento, você tem que saber como o cérebro funciona para programar um desses,” disse Boahen. “Queremos criar um neurocompilador de modo que você não precise saber nada sobre sinapses e neurônios para poder usar um desses.”

Veja o original aqui