Pawan Sinha em como o cérebro aprende a ver

Se você é uma criança cega na Índia, é provável que você se depare com pelo menos duas notícias ruins. A primeira notícia ruim é que a chance de conseguir tratamento é extremamente baixa, ou nenhuma. e isto acontece porque quase todos os programas contra cegueira no país são focados nos adultos, e existem muito, muito poucos hospitais que estão equipados para tratar crianças. De fato, se você conseguir tratamento, talvez acabe sendo tratado por uma pessoa com nenhum certificado médico, como este caso de Rajasthan illustra. Esta é uma menina órfã de três anos que teve catarata. Seus pais adotivos a levaram para o curandeiro da vila, que ao invés de sugerir aos pais adotivos que a levassem ao hospital, decidiu queimar seu abdome com barras de ferro incandescente para retirar os demônios. A segunda notícia ruim será apresentada a vocês por neurocientistas, que vão dizer que se você tiver mais de quatro ou cinco anos de idade, mesmo que seus olhos sejam curados, as chances do seu cérebro aprender a ver são muito, muito baixas. Novamente, poucas ou nenhuma.

Quando eu ouço estas duas coisas isso me perturba profundamente, por razões pessoais e científicas. Assim, permitam que eu comece pela razão pessoal. Vai parecer ingênuo, mas é sincero. Este é meu filho, Darius. Como um pai novato, eu tenho uma noção diferente de como os bebês são delicados, de quais são nossas obrigações em relação a eles e como é grande o amor que somos capazes de sentir por um filho. Eu moveria os céus e montanhas para dar tratamento ao Darius. E, para mim, ouvir que talvez existam outros Darius que não estão recebendo tratamento, é algo extremamente errado. Então esta é a razão pessoal.

A razão científica é que este pensamento, vindo de neurocientistas, que, se o cérebro é mais velho que quatro ou cinco anos, ele perde a capacidade de aprender isso é uma coisa com a qual não me conformo porque eu não creio que esta ideia tenha sido testada adequadamente. A origem desta ideia está nos trabalhos de David Hubel e Torsten Wiesel, dois pesquisadores de Harvard, que receberam o premio Nobel em 1981 pelos seus estudos de fisiologia visual, que são lindos e memoráveis estudos, mas eu acredito que parte da pesquisa deles foi extrapolada para o domínio dos seres humanos prematuramente. Eles desenvolveram o trabalho deles com gatinhos que tinham diferentes níveis de privações visuais. e esses estudos, que são da década de sessenta, estão agora sendo aplicados às crianças humanas.

Então eu senti que precisava fazer duas coisas. Primeiro: oferecer cuidados a crianças que estão atualmente sendo privadas de tratamento. Esta é a missão humanitária. A missão científica seria a de testar os limites da plasticidade visual. E estas duas missões, como podem ver, se encaixam perfeitamente, uma acrescenta à outra. Na verdade, uma seria impossível sem a outra. Então, para implementar estas duas missões, há alguns anos atrás eu lancei o Projeto Prakash. Prakash, como alguns de vocês sabem, é a palavra sânscrita para luz, e a intenção é que trazendo luz às vidas das crianças, nós ainda temos a chance de derramar luz em alguns dos mais profundos mistérios da neurociência. E o logotipo, mesmo parecendo bastante irlandês, é, na verdade, derivado do símbolo indiano Diya, uma lâmpada de barro. O objetivo principal tem três componentes: a extensão, para identificar crianças que precisam de cuidados, o tratamento médico e em sequência o estudo. Eu quero mostrar para vocês um curto vídeo que ilustra os dois primeiros componentes deste trabalho.

Esta é uma estação que funciona como escola para os cegos.

(Texto: A maioria das crianças estão profundas e permanentemente cegas...)

Pawan Sinha: Por ser uma escola para os cegos, muitas crianças estão em condições permanentes. Esse é um caso de microftalmia, que é a má formação dos olhos, e é permanente. Não pode ser tratada. Este é um caso extremo da microftalmia chamada enoftalmia. Mas, de vez em quando, nós encontramos crianças que mostram algum resíduo visual, e este é um ótimo sinal de que a condição possa, na verdade, ser tratável. Então, após a triagem, nós levamos as crianças ao hospital. Este é o hospital com o qual estamos trabalhando em Delhi, o Hospital Beneficente de Olhos Schroff. O hospital está bem equipado com um centro oftalmológico pediátrico, que foi viabilizado em parte por um presente da findação Ronald McDonald. Então, comer hambúrgueres realmente ajuda.

(Texto: Tais exames nos permitem melhorar a saúde ocular de muitas crianças, e... ... nos ajuda a encontrar crianças que possam participar do Projeto Prakash.)

P.S.: Quando aproximar para os olhos desta criança, vocês verão a causa de sua cegueira. As partes brancas que vocês vêem no centro das pupilas são cataratas congênitas, que tornam as lentes opacas. Nos nossos olhos as lentes são claras, mas nesta criança as lentes se tornaram opacas, e por isso ele não pode ver o mundo. Aqui a criança está recebendo tratamento. Vocês verão fotos do olho. Aqui está o olho com as lentes opacas, as lentes opacas extraídas e lentes de acrílico foram inseridas. E esta é a mesma criança três semanas após a operação, com o olho direito aberto.

(Aplausos)

Obrigado.

Mesmo com este pequeno vídeo, vocêms pode começar a sentir que a recuperação é possível, e estamos agora dando tratamento para mais de 200 crianças, e a história se repete. Após o tratamento a criança ganha funcionalidade significativa. Na verdade a história também é verdadeira mesmo para uma pessoa que adquiriu a visão depois de muitos anos de privação. Nós fizemos um artigo há alguns anos sobre esta mulher que vocês veem à direita, SRD, e ela adquiriu a visão bem tarde na vida, e a visão dela nesta idade é notável. Devo acrescentar uma nota trágica a isto. Ela morreu dois anos atrás em um acidente de ônibus. Sua história é muito inspiradora. anônima, mas inspiradora. Quando começamos a ter estes resultados, como podem imaginar, ela criou um pouco de agitação na imprensa científica e popular. Este é um artigo da Nature que registrou este experimento, e outro na Time. Nós estávamos bem convencidos, nós estamos convencidos, de que a recuperação é factível, mesmo com grandes privações visuais.

A próxima questão óbvia é: qual é o processo de recuperação? O modo com que estudamos isto, digamos que encontramos uma criança com fotossensibilidade, A criança recebe tratamento e quero frisar que o tratamento é completamente incondicional. Não há quid pro quo (toma lá dá cá). Nós atendemos muito mais crianças do que aquelas que trabalhamos na pesquisa. Toda criança que precisa de cuidados é tratada. Após o tratamento, de semana a semana, nós fazemos na criança uma série de exames visuais simples para ver como suas habilidades visuais estão progredindo. Nós tentamos fazer isto o maior tempo possível. Esta curva de desenvolvimento nos dá informações sem precedentes e de extremo valor sobre como a base da visão é formada. Quais seriam as conexões causais entre o desenvolvimento infantil e o desenvolvimento tardio?

Nós usamos esta abordagem para estudar diferentes capacidades visuais, mas quero mostrar uma em particular que é a discriminação entre imagens de objetos. Qualquer imagem como a que vocês veem à esquerda, seja imagem real ou sintética, é feita de pequenas regiões que vocês veem na coluna do meio. Regiões de diferentes cores, diferentes luminosidades. O cérebro faz esta tarefa complexa de reunir, integrar partes destas regiões em algo mais significativo, em algo que consideramos como objetos, como podem ver à direita. E ninguém sabe como esta integração acontece. Esta é a questão que fazemos no Projeto Prakash.

Isto é o que acontece pouco tempo após o início da visão. Esta é uma pessoa que ganhou visão há apenas duas semanas atrás, e também o Ethan Myers, aluno formado pelo MIT, conduzindo o experimento com ele. Sua coordenação motora visual é muito pobre, mas vocês entenderão a ideia de como são as regiões que ele está tentando traçar. Se mostrar a ele uma imagem real do mundo, se mostrar a outros como ele uma imagem real do mundo, eles não conseguirão reconhecer a maioria dos objetos porque o mundo deles é muito fragmentado, é feito de colagens, uma mistura de regiões com diferentes cores e luminosidades. É o que está indicado pelos contornos verdes. Quando nós pedimos a eles, mesmo se não conseguirem dar nomes, para apontar onde estão os objetos, estas são as regiões que eles apontam. O mundo é esta complexa colcha de retalhos de regiões. Até mesmo a sombra de uma bola se torna um objeto diferente. Mais interessante, você dá a eles alguns meses, e isto é o que acontece.

Médico: Quantos objetos são?

Paciente: São dois objetos.

Médico: Quais as suas formas?

Paciente: Suas formas... Este é um círculo, e este é um quadrado.

P.S.: Uma transformação dramática aconteceu. E a pergunta é: o que está por trás desta informação? Esta é uma questão importante, e o mais surpreendente é o quão simples é a resposta. A resposta está no movimento e é isto o que vou mostrar neste vídeo.

Médico: Qual forma você vê aqui?

Paciente: Não consigo identificar.

Médico: Agora?

Paciente: Triângulo.

Médico: Quantos objetos são? Agora, quantos objetos são?

Paciente: Dois.

Médico: O que são estes objetos?

Paciente: Um quadrado e um círculo.

PS: E nós vemos este padrão sempre. A única coisa que o sistema visual precisa para começar a analisar o mundo é informação dinâmica. A conclusão que estamos tirando disto, e de muitos outros experimentos, é que o processamento de informação dinâmica, ou processamento de movimento, serve como alicerce para construir o resto do complexo processamento visual. Ele conduz à integração visual e eventualmente ao reconhecimento.

Esta simples ideia tem profundas implicações. Deixe-me mencionar duas. Uma, para o lado da engenharia, e outra para o lado clínico. Pela perspectiva da engenharia, nós podemos perguntar, uma vez que sabemos que o movimento é tão importante para o sistema visual humano, se podemos usar isto como receita para construir máquinas com sistemas visuais que podem aprender sozinhas, que não precisem ser programadas por um programador humano. E é isto o que estamos tentando fazer.

Estou no MIT, e no MIT você precisa aplicar qualquer conhecimento básico que adquire. Então nós estamos criando Dylan, que é um sistema computacional com um objetivo ambicioso de receber sinais visuais do mesmo tipo que uma criança humana receberia, e descobrir de modo autônomo o que são os objetos neste campo de visão. Não se preocupem com o funcionamento do Dylan. Aqui, só irei falar sobre como nós testamos o Dylan. O modo como testamos o Dylan é fornecendo informações, como eu disse, do mesmo tipo que um bebê, ou uma criança do Projeto Prakash receberia. Mas por um longo período nós não conseguíamos descobrir como nós poder[iamos obter este tipo de informação. Então, eu imaginei, se nós poderíamos usar Darius como suporte da câmera de bebê, e assim nós conseguiríamos informações visuais para o Dylan. E foi isso o que fizemos. (Risos) Eu precisei ter longas conversas com minha esposa. (Risos) Na verdade, Pam, se você estiver assistindo isto, por favor me perdoe.

Nós mudamos a ótica da câmera para imitar a acuidade visual de um bebê. E como alguns podem imaginar, os bebes nascem praticamente cegos. A sua acuidade -- nossa acuidade é 20/20 -- a de um bebê é 20/800, eles estão observando o mundo de um modo muito, muito borrado. Isto é como um vídeo da câmara de bebê se parece.

(Risos) (Aplausos)

Ainda bem que não tem nenhum áudio junto com a imagem. O que é maravilhoso, é que trabalhando com este sinal muito degradado, o bebê, bem rapidamente, é capaz de descobrir os significados de cada sinal. Em dois ou três dias depois, os bebês já começam a prestar atenção em suas mães, no rosto de seus pais. Como isto acontece? Nós queremos que o Dylan seja capaz disto. E usando o processo de movimento Dylan consegue fazer isto, mesmo com aquele tipo de vídeo, em apenas seis ou sete minutos, Dylan consegue extrair padrões incluindo rostos. É uma demonstração importante do poder do movimento.

A implicação clínica vem do domínio do autismo. A integração visual vem sendo associada com autismo por vários pesquisadores. Quando nós soubemos, perguntamos: Pode o enfraquecimento da integração visual ser manifestação de algo relacionado a deficiência do processamento de informação dinâmica no autismo. Porque, se a hipótese for verdadeira, iria ter uma repercussão significativa no nosso conhecimento em relação as causas dos diferentes graus do fenótipo do autismo.

O que você irá ver são vídeos de duas crianças, uma típica e uma com autismo, jogando Pong. Enquanto as crianças estão jogando, nós rastreamos para onde elas olham. Em vermelho, são as trajetórias dos movimentos dos olhos, esta é uma criança saudável, e o que você percebe é que esta criança pode interpretar dicas na informação dinâmica para prever onde a bola está indo. Mesmo antes dela chegar, a criança já está olhando lá. Comparando isto com uma criança com autismo jogando o mesmo jogo. Ao invés de antecipar, a criança sempre segue onde a bola esteve. A eficiência no uso da informação dinâmica parece ser significativamente comprometida pelo autismo. Nós estamos continuando nesse estudo e temos esperança em obter mais resultados para divulgar.

Na sua frente, se você olhar para este disco representando todas as crianças que nós tratamos até agora, esta é a magnitude do problema. As bolinhas vermelhas são crianças que não tratamos. São muitas, muitas mais crianças que precisam ser tratadas, e para expandir o alcance desse projeto, estamos planejando lançar O Centro Prakash para Crianças, que vai ter hospital pediátrico dedicado, uma escola para as crianças que estamos tratando, e também um centro de pesquisa de ponta. O Centro Prakash vai integrar assistência médica, educação e pesquisa, em um modo que efetivamente cria o todo, para ser maior que a soma das partes.

Então, para resumir, Prakash, em seus cinco anos de existência, teve um impacto em múltiplas áreas, desde neurociência básica, plasticidade e aprendizado do cérebro, até hipóteses clínicas relevantes como no autismo, desenvolvimento de sistemas visuais em máquinas autônomas, educação de alunos de graduação e pós-graduação e, mais importante, no alívio da cegueira infantil. Para meus estudantes e para mim está sendo uma experiência fenomenal porque nós conseguimos fazer pesquisas interessantes enquanto ao mesmo tempo ajudamos as muitas crianças com as quais estamos trabalhando.

Muito obrigado.

(Aplausos)