Um retrato neural da mente humana

A pioneira de imageamento cerebral Nancy Kanwisher, que usa scans de fMRI para observar a atividade de áreas cerebrais (geralmente dela mesma), compartilha o que ela seus colegas aprenderam: o cérebro é feito tanto de componentes muito especializados como de uma maquinaria generalizada. Outra surpresa: há muito a aprender ainda.

Hoje eu quero dizer a vocês

sobre um projeto que está sendo feito

por cientistas ao redor do mundo

para pintar um retrato neural
da mente humana.

E a ideia central desse trabalho

é que a mente e o cérebro humanos

não são um processador único,

mas um agrupamento de
componentes muito especializados,

cada qual resolvendo um
problema específico diferente,

e assim formando coletivamente

quem somos enquanto
seres humanos e pensadores.

Para dar a vocês uma noção dessa ideia,

imaginem a seguinte situação:

Você chegam na pré-escola de sua filha.

Como sempre, há uma dúzia de crianças lá

esperando para serem pegas,

mas dessa vez,

os rostos das crianças
são estranhamente muito parecidos,

e você não consegue
descobrir qual é sua filha.

Você precisa de óculos novos?

Está perdendo a cabeça?

Você passa por uma checagem mental.

Não, parece que você
está pensando com clareza,

e sua visão está perfeita.

E tudo parece normal

com exceção dos rostos das crianças.

Você pode ver os rostos,

mas eles não parecem distintos,

e nenhum deles parece familiar,

e é só ao notar
uma fita de cabelo laranja

que você consegue achar sua filha.

Esta perda súbita da habilidade
de reconhecer rostos

realmente acontece com as pessoas.

Chama-se prosopagnosia,

e é causada pela lesão

de uma área particular do cérebro.

A coisa mais intrigante disso

é que apenas o reconhecimento
de rostos é prejudicado;

todo o resto está bem.

A prosopagnosia é uma das deficiências
mentais surpreendentemente específicas

que podem ocorrer com uma lesão cerebral.

O conjunto dessas síndromes

sugeriram por muito tempo

que a mente é dividida
em componentes distintos.

mas o esforço para descobrir
estes componentes

acelerou consideravelmente

com a invenção da tecnologia
de imageamento cerebral,

especialmente o MRI.

O MRI nos permite olhar a anatomia interna

em alta resolução,

eu vou lhes mostrar em um instante

uma série de imagens
de seções transversais de MRI

através de um objeto familiar,

e vamos olhar as imagens

e vocês vão tentar adivinhar
que objeto é esse.

Aqui vamos nós.

Não é tão fácil. É uma alcachofra.

Muito bem, vamos tentar outro objeto,

começando da base e indo ao topo.

Brócolis! É o talo do brócolis.

Não é bonito? Eu adoro isso.

Muito bem, outro objeto.
É um cérebro, é claro.

Na verdade, é o meu cérebro.

Passamos por fatias de minha cabeça assim.

Esse é meu nariz à direita, e agora

vamos para esse lado, bem aqui.

Essa imagem é bonita, modéstia à parte,

mas ela mostra apenas a anatomia.

O avanço mais legal
do imageamento cerebral

aconteceu quando cientistas
descobriram como fazer

imagens que não mostravam
só a anatomia mas também a atividade,

ou seja, onde os neurônios
estão disparando.

Então vejam como isso funciona.

Cérebros são como músculos.

Quando ficam ativos,

precisam de mais fluxo sanguíneo
para manter sua atividade,

e para nossa sorte, o controle do
fluxo sanguíneo cerebral é localizado,

então se um grupo de neurônios,
digamos, bem aqui,

ficam ativos e começam a disparar,

então o fluxo sanguíneo aumenta bem aqui.

Então o MRI funcional acende
onde o fluxo sanguíneo aumenta,

produzindo um aumento
da resposta no MRI

onde a atividade neural aumenta.

Para dar-lhes uma noção concreta

de como um experimento
de MRI funcional acontece

e o que podemos aprender com ele

e o que não podemos.

vou mostrar-lhes um dos
primeiros estudos que fiz.

Nós queríamos saber se havia uma área
do cérebro para reconhecimento de rostos,

e tínhamos indícios de que isso existia

com base no fenômeno de prosopagnosia

que descrevi há pouco,

mas ninguém viu essa área do cérebro

numa pessoa normal,

então começamos a procurar por ela.

Então eu fui a primeira voluntária.

Eu entrei no scanner, me deitei,

e mantive minha cabeça
mais o mais estável possível

enquanto olhava fotos de rostos como estas

e de objetos como estes

e mais rostos e objetos por horas.

Então como alguém que está
bem perto do recorde mundial

de horas dentro de um scanner de MRI,

posso afirmar que uma das habilidades

que são importantes
para a pesquisa com MRI

é o controle da bexiga.

(Risos)

Quando saí do scanner,

eu fiz uma análise rápida dos dados,

procurando áreas de meu cérebro

que produziram uma resposta
mais alta quando eu via os rostos

do que quando via os objetos,

e foi isso que encontrei.

Essa imagem parece ruim
para os padrões de hoje,

mas na época eu achei muito bonita.

O que ela mostra é essa região bem aqui,

essa pequena bolha,

quase do tamanho de uma azeitona

e está na superfície basal
de meu cérebro

a uma polegada para dentro daqui.

E o que essa parte do meu cérebro faz

é produzir uma resposta
mais alta do MRI,

ou seja, uma atividade neural maior,

quando eu vejo rostos

do que quando vejo objetos.

Isso é bem legal,

mas como sabemos se isso não é ao acaso?

Bem, o jeito mais simples

é fazer o experimento novamente.

Então eu voltei ao scanner,

eu vi mais rostos e vi mais objetos

e encontrei uma bolha parecida,

e depois eu fiz isso de novo

e de novo

e de novo e de novo,

e foi nesse momento

que decidi acreditar que era real.

Ainda assim, talvez fosse uma coisa
estranha do meu cérebro

e ninguém mais tivesse essas coisas ali.

Para descobrir isso,
escaneamos outras pessoas

e descobrimos que praticamente todo mundo

tem essa região de processamento de rostos

em um mesmo local do cérebro.

Então a próxima pergunta foi:

O que essa região faz realmente?

Ela é especializada apenas no
reconhecimento de rostos?

Talvez não, certo?

Talvez responda não apenas a rostos

mas a qualquer parte do corpo.

Talvez ela responda
para qualquer coisa humana

ou qualquer coisa viva

ou qualquer coisa redonda.

O único jeito de ter certeza
que essa região

é especializada
em reconhecimento de rostos

é descartar todas essas hipóteses.

Então passamos os próximos dois anos

escaneando sujeitos
enquanto viam um monte

de tipos diferentes de imagens,

e mostramos que essa região do cérebro

respondia mais quando você vê

imagens com quaisquer tipos de rosto,

e respondia menos

para imagens que não continham rostos,

como algumas dessas.

Então, finalmente desvendamos o caso

de que essa região é necessária
para reconhecimento de rostos?

Não, não desvendamos.

O imageamento cerebral
jamais pode afirmar

se uma região é necessária
para alguma coisa.

Com o imageamento você pode

observar regiões que ligam e desligam

quando pensamos sobre coisas diferentes

Para afirmar se uma região do cérebro
é necessária para uma função mental,

precisamos manipulá-la
para ver o que acontece,

e normalmente não podemos fazer isso.

Mas uma oportunidade incrível surgiu

recentemente quando dois colegas meus

testaram esse homem que tem epilepsia,

mostrado aqui em seu leito no hospital

e que recebeu eletrodos

na superfície de seu cérebro

para identificar a origem
de suas convulsões.

Então aconteceu por acaso

que dois dos eletrodos

estavam bem em cima da região dos rostos.

Então com o consentimento do paciente,

os médicos perguntaram o que acontecia

quando eles estimulavam
eletricamente essa região do cérebro.

Agora, o paciente não sabia

onde esses eletrodos estavam,

e nunca ouviu falar
sobre a região dos rostos.

Então vamos ver o que acontece.

Vai começar com uma condição controle

indicada como "sham" em vermelho claro

no canto esquerdo inferior,

quando nenhuma corrente é liberada,

e vocês ouvirão o neurologista falando
com o paciente. Vamos ver.

(Vídeo) Neurologista:
Bom, apenas olhe meu rosto

e diga-me o que acontece quando faço isso.

Tudo bem?

Paciente: Tudo bem.

Neurologista: Um, dois três.

Paciente: Nada.
Neurologista: Nada? Tudo bem.

Eu vou fazer isso de novo.

Veja meu rosto.

Um, dois, três.

Paciente: Você se transformou em outro.

Seu rosto se transformou.

Seu nariz ficou longo
e entortou para esquerda.

Você quase se parece
com alguém que já vi antes,

mas alguém diferente.

Isso foi uma viagem.

(Risos)

Nancy Kanwisher: o experimento

(Aplausos)

Este experimento finalmente
desvendou o enigma

de que essa região do cérebro não é

responsiva seletivamente só para rostos

mas envolvida casualmente
na percepção de rostos.

Então eu passei todos esses detalhes

sobre os rostos
para mostrar o que é preciso

para desvendar no que uma área do cérebro

está envolvida seletivamente
num processo mental específico.

A seguir, vou passar rapidamente

algumas das outras regiões
especializadas do cérebro

que nós e outros cientistas descobrirmos.

Para fazer isso, eu passei muito tempo

no scanner no mês passado

para que pudesse mostrar
isso no meu cérebro.

Então vamos começar.
Eis aqui meu hemisfério direito.

Estamos orientados assim.
Vocês veem minha cabeça assim.

Imaginem o crânio fora

e a superfície do cérebro desse jeito.

Muito bem, como podem ver,

a superfície está enrugada.

Não está bom. Há coisas escondidas aqui.

Nós queremos ver tudo,

então vamos inflar para que
a gente possa ver tudo.

A seguir, vamos achar a região
de rostos que mencionei

e que responde a imagens como essas.

Para vê-la, viramos o cérebro

e olhamos a superfície interior na base,

e aqui está, minha região de rosto.

À direita dela há outra região

mostrada em roxo

que responde ao processamento
de informação de cor,

e perto dessas regiões há outras regiões

que estão envolvidas
na percepção de lugares,

como agora, vejo essa
disposição espacial ao meu redor

e essas regiões em verde aqui

estão muito ativas.

Há outra região
na superfície exterior de novo,

onde há outras regiões de rosto também.

Perto delas há uma região envolvida seletivamente

no processamento de movimento visual,

como esses pontos em movimento,

e que está em amarelo na base do cérebro,

e ali perto há uma região que responde

quando você olha imagens
de corpos e partes do corpo

como essas, mostrado em verde claro

na base do cérebro.

Todas essas regiões que mostrei até agora

estão envolvidas em tipos
específicos de percepção visual.

Temos regiões cerebrais especializadas

para outros sentidos, como audição?

Sim, nós temos.
Então se girarmos o cérebro,

há uma região em azul escuro

que estudamos há alguns meses

e essa região responde muito

a sons com tons, como esses:

(Sirenes)

(Música de violoncelo)

(Campainha)

Em contraste, essa região não responde

quando escutamos sons familiares

que não têm um tom definido, como esses:

(Mastigação)

(Som de bateria)

(Som de descarga)

Muito bem, perto da região de tons

há outro grupo de regiões responsivas

seletivamente aos sons da fala.

Ok, vamos olhar essas regiões.

No meu hemisfério esquerdo,
há algo parecido

não idêntico, mas parecida --

e a maioria das regiões estão aqui,

às vezes com tamanhos diferentes.

Agora, tudo que mostrei até agora

são regiões que estão envolvidas
em tipos diferentes

de percepção, visão e audição.

Será que temos
regiões cerebrais especializadas

em processos mentais muito complicados?

Sim, nós temos.

Então em rosa estão
minhas regiões de linguagem.

Há muito tempo sabe-se

que a periferia do cérebro

está envolvida
no processamento da linguagem,

mas só mostramos recentemente

que essas regiões em rosa

respondem de maneira muito seletiva.

Elas respondem ao entendermos
o significado de uma frase,

mas não quando fazemos
outras coisas complexas,

como aritmética mental

ou guardar uma informação na memória

ou apreciar uma estrutura complexa

de um trecho de música.

A região mais incrível
que já foi encontrada

é essa aqui em azul claro.

Essa região responde

quando pensamos sobre
o que outra pessoa está pensando.

Isso pode parecer maluquice,

mas nós fazemos isso o tempo todo.

Vocês fazem isso quando percebem que

seu parceiro vai ficar preocupado

se você não ligar avisando
que vai se atrasar.

Agora mesmo eu faço isso
com essa região do meu cérebro

quando percebo que vocês estão

provavelmente se perguntando

sobre esse território cinza
desconhecido no cérebro,

e o que tem ali?

Bom, eu me pergunto isso também,

e estamos fazendo experimentos
em meu laboratório

para tentar encontrar outras

especializações possíveis no cérebro

para outras funções mentais
muito específicas.

Mas o mais importante é que não acho que

temos especializações cerebrais

para toda função mental importante,

para toda função mental
que pode ser crítica para sobrevivência.

Na verdade, há alguns anos,

havia um cientista no laboratório

que estava bem convencido

de que encontrou uma região cerebral

para detecção de comida,

e ela respondia muito no scanner

quando as pessoas viam imagens como essa.

Mais adiante,
ele encontrou uma resposta similar

mais ou menos no mesmo lugar

em 10 de 12 voluntários.

Ele estava muito entusiasmado,

e andava pelo laboratório

dizendo para todos que ia mostrar na TV

sua grande descoberta.

Mas então ele realizou o teste crítico:

Ele mostrou aos voluntários
imagens de comida como essa

e comparou com imagens muito parecidas

em cor e forma, mas que não eram comida.

E essa região respondia da mesma maneira

para os dois grupos de imagens.

Não uma área com comida

era apenas uma região
que gostava de cores e formas.

Nada de TV.

Mas a questão, é claro,

é como processamos todas essas coisas

para as quais não temos
regiões especializadas?

Bom, acho que a resposta é que além

desses componentes
muito especializados que descrevi,

também temos componentes
para aplicações gerais em nossas cabeças

que nos permitem lidar

com qualquer problema que apareça.

De fato, mostramos recentemente

que essas regiões em branco

respondem toda vez que fazemos

uma tarefa mental difícil.

Bom, das sete tarefas que testamos.

Cada uma dessas regiões que descrevi

a vocês hoje

está localizada quase no mesmo lugar

em toda pessoa normal.

Poderia pegar qualquer um,

colocar num scanner,

e encontrar cada uma
de suas regiões cerebrais,

e se pareceria muito com meu cérebro,

apesar das regiões
serem pouco diferentes

no tamanho e no local exato.

Para mim,
o que é importante nesse trabalho

não é a localização exata
dessas regiões cerebrais,

mas o simples fato de que temos

componentes específicos
e seletivos na mente e cérebro

para começo de conversa.

Quero dizer, poderia ser de outra maneira.

O cérebro poderia ser um processador

único para aplicações gerais,

como uma faca de cozinha

ao invés de um canivete suíço.

No entanto, o imageamento cerebral mostrou

esse quadro rico e intrigante
da mente humana.

Então temos esse quadro com componentes

de nossas cabeças

junto com esse conjunto surpreendente

de componentes muito especializados.

Estamos no início da descoberta.

Fizemos apenas as primeiras pinceladas

de nosso retrato neural da mente humana.

As questões mais fundamentais
permanecem em aberto.

Por exemplo, o que cada uma
dessas regiões faz exatamente?

Por que precisamos
de três áreas para rostos

e três áreas para espaço?

E qual é a divisão de trabalho entre elas?

Em segundo lugar, como essas coisas

estão conectadas no cérebro?

Com o imageamento por difusão

podemos traçar grupos de neurônios que

se conectam em partes do cérebro,

e com este método mostrado aqui,

podemos traçar as conexões
de neurônios individuais no cérebro,

que algum dia pode nos dar
um diagrama da fiação

de todo o cérebro humano.

Em terceiro, como essa estrutura

muito sistemática é construída,

tanto durante
o desenvolvimento na infância

como na evolução de nossa espécie?

Para responder questões como essas,

os cientistas estão escaneando

outras espécies de animais,

e também estão escaneando
crianças humanas.

Muitas pessoas justificam o custo alto
da pesquisa em neurociências

indicando que isso pode nos ajudar um dia

a tratar doenças cerebrais
como Alzheimer e autismo.

Esse é um objetivo muito importante,

e eu ficaria entusiasmada se parte
de meu trabalho ajudasse nisso,

mas consertar coisas
que estão quebradas no mundo

não é a única coisa
que vale a pena ser feita.

O esforço para compreender
o cérebro e a mente humana

tem seu valor mesmo
se nunca levar ao tratamento

de uma doença.

O que poderia ser mais emocionante

do que compreender
os mecanismos fundamentais

que explicam a experiência humana,

compreender, em essência, quem somos nós?

Isto é, creio, a maior aventura científica

de todos os tempos.

(Aplausos)