Neurocientistas apresentaram o mapa 3D do cérebro dos mamíferos mais detalhado da história, criado a partir de um animal cuja arquitetura cerebral é muito semelhante à nossa: o rato doméstico.
O mapa e o conjunto de dados subjacente, que agora estão disponíveis gratuitamente ao público, representam mais de 200 000 neurónios e 500 milhões de conexões neurais dentro de uma parte do cérebro do roedor não maior do que um grão de areia.
A nova pesquisa faz parte do programa Machine Intelligence from Cortical Networks (MICrONS), que espera melhorar a próxima geração de algoritmos de machine learning ao inverter a engenharia do córtex cerebral, a parte do cérebro que, nos mamíferos, é responsável por funções como o planeamento e o raciocínio. Um consórcio de investigadores liderados por grupos do Allen Institute, Baylor College of Medicine e Princeton University recolheu os dados.
“Algumas pessoas pensam que talvez os segredos fundamentais da inteligência humana sejam encontrados no estudo do córtex”, refere H. Sebastian Seung, professor de ciência da computação e neurociência em Princeton e cientista-chefe da MICrONS. “É por isso que tem sido um assunto tão misterioso e glamoroso na neurociência”. À medida que os cientistas aprendem mais sobre o cérebro, as suas descobertas podem levar a uma Inteligência Artificial (IA) mais parecida com a humana.
A criação do mapa foi um projeto de cinco anos com três etapas. O primeiro envolveu medir o que o cérebro do rato doméstico fazia quando o animal estava vivo. Essa etapa produziu mais de 70 000 imagens de células cerebrais ativas enquanto o roedor processava informações visuais. Em seguida, os investigadores do MICrONS cortaram um pequeno pedaço do cérebro e fatiaram-no em mais de 25 000 pedaços ultrafinos. Depois, usaram microscopia eletrónica para tirar mais de 150 milhões de fotografias de alta resolução desses pedaços.
Os diagramas de conexões anteriores, como esses tipos de imagens são conhecidos, mapearam “conectomas” para moscas-da-fruta e cérebros humanos. Uma razão pela qual o MICrONS foi tão bem recebido é o facto de o conjunto de dados ter o potencial de melhorar a compreensão do cérebro por parte dos cientistas e possivelmente ajudá-los a tratar distúrbios cerebrais.
Venkatesh Murthy, professor de biologia molecular e celular da Universidade de Harvard que estuda a atividade neural em ratos domésticos, mas que não esteve envolvido no estudo, diz que o projeto lhe dá, e a outros cientistas, “uma visão panorâmica” de como os neurónios individuais interagem, com uma imagem “congelada” esplêndida de alta resolução na qual se podem concentrar.
R. Clay Reid, um investigador sénior do Allen Institute e outro cientista-chefe do projeto MICrONS, admite que, antes de a investigação do programa ser concluída, pensava que esse nível de reconstrução era impossível.
Reid diz que, com o machine learning, o processo de transformar diagramas de conexão bidimensionais do cérebro em modelos tridimensionais ficou exponencialmente melhor. “É uma combinação engraçada de um campo muito antigo e uma nova abordagem”, diz.
Reid comparou as novas imagens aos primeiros mapas do genoma humano, porque fornecem perceções fundamentais para uso geral. Ele acredita que os mapas irão ajudar a descobrir estruturas e relações anteriormente invisíveis dentro do cérebro.
“Considero isto, de muitas maneiras, o começo”, diz Reid. “Esses dados e essas reconstruções com IA podem ser usados por qualquer pessoa com uma ligação à Internet e um computador, para fazer uma gama extraordinária de perguntas sobre o cérebro”.
Artigo de Tatyana Woodall, Team – MIT Technology Review EUA
MIT Technology Review