Sebastian Seung: Eu sou meu conectoma

Vivemos em uma época incrível, a era da Genômica. Seu genoma é toda a sequência do seu DNA. A sua sequência e a minha são ligeiramente diferentes. É por isso que somos diferentes. Tenho olhos castanhos. Você pode ter azul ou cinza. Mas não é apenas superficial. As manchetes nos dizem que os genes podem causar doenças apavorantes, podem até moldar nossa personalidade, ou provocar transtornos mentais. Nossos genes parecem ter um poder incrível sobre nossos destinos. E ainda assim, prefiro pensar que sou mais do que meus genes. O que vocês acham? Vocês são mais do que seus genes? (Plateia: Sim). Sim? Eu acho que algumas pessoas concordam comigo. Eu acho que devemos fazer um manifesto. Eu acho que devemos dizer todos juntos. Certo; "Sou mais do que meus genes" -- todos juntos. Todo mundo: Sou mais do que meus genes. (Torcida) Sebastian Seung: O que eu sou? (Risos) Eu sou meu conectoma. Agora, já que vocês são ótimos, talvez possam entrar no clima e dizer isso juntos também. (Risos) Certo. Todos juntos agora. Todo mundo: Eu sou meu conectoma. SS: Isso ficou ótimo. Sabe, vocês são ótimos, nem sabem o que é um conectoma, e estão brincando junto comigo. Eu já posso ir para casa.

Bom, até agora só um conectoma é conhecido, o desse verme minúsculo. Seu modesto sistema nervoso é composto por apenas 300 neurônios. E nos anos 70 e 80, uma equipe de cientistas mapeou todas as 7.000 conexões entre cada neurônio. Neste diagrama, cada nódulo é um neurônio, e cada linha é uma conexão. Este é o conectoma do verme C. elegans. O conectoma de vocês é muito mais complexo do que este, porque seu cérebro contém 100 bilhões de neurônios e 10 mil vezes mais conexões. Há um diagrama como este no seu cérebro, mas não há como ele caber neste eslaide. Seu conectoma contém um milhão de vezes mais conexões do que seu genoma tem letras. Isso é muita informação.

O que há nessa informação? Não sabemos ao certo, mas há teorias. Desde o século XIX, os neurocientistas especulam que talvez suas memórias -- a informação que torna você você -- talvez suas memórias estejam armazenadas nas conexões entre os neurônios do seu cérebro. E talvez outros aspectos de sua identidade pessoal -- talvez sua personalidade e seu intelecto -- talvez também estejam codificados nas conexões entre seus neurônios. E agora vocês podem ver por que eu propus essa hipótese: Eu sou meu conectoma. Eu não lhes pedi para recitar porque é verdade, eu apenas quero que se lembrem disso. E, de fato, não sabemos se essa hipótese é correta, porque nunca tivemos tecnologias poderosas o suficiente para testá-la. Descobrir o conectoma daquele verme levou mais de dez anos de trabalho tedioso. E para descobrir os conectomas de cérebros como o nosso, precisamos de tecnologias mais sofisticadas, automatizadas, que acelerem o processo de descobrir conectomas. E nos próximos minutos, falarei sobre algumas dessas tecnologias, que estão atualmente sendo desenvolvidas no meu laboratório e nos laboratórios de meus colaboradores.

Provavelmente já viram imagens de neurônios antes. Podem reconhecê-los instantaneamente por suas formas fantásticas. Têm ramificações longas e delicadas, em resumo, parecem árvores. Mas esse é apenas um único neurônio. A fim de encontrar conectomas, temos que ver todos os neurônios ao mesmo tempo. Então vamos conhecer Bobby Kasthuri que trabalha no laboratório de Jeff Lichtman na Universidade de Harvard. Bobby está segurando fatias extremamente finas de um cérebro de camundongo. E estamos ampliando em um fator de 100.000 vezes para obter a resolução, de forma que possamos ver as ramificações dos neurônios todos ao mesmo tempo. Salvo que ainda não podem reconhecer de fato, e é por isso que temos de trabalhar em três dimensões.

Se pegarmos muitas imagens de muitas fatias do cérebro e as empilharmos, obtemos uma imagem tridimensional. E ainda, não podem ver as ramificações. Então começamos no topo, e colorimos a secção de uma ramificação de vermelho, E fazemos isso com a próxima fatia e com a próxima. E continuamos a fazê-lo, fatia após fatia. Se continuarmos por toda a pilha, podemos reconstruir a forma tridimensional de um pequeno fragmento de uma ramificação de um neurônio. E podemos fazê-lo com outro neurônio em verde. E vocês podem ver que o neurônio verde toca o neurônio vermelho em dois locais, e isso é o que chamamos de sinapses.

Vamos ampliar uma sinapse. Mantenham seus olhos no interior do neurônio verde. Vocês devem ver pequenos círculos. São chamados de vesículas. Contêm uma molécula conhecida como neurotransmissor. E então quando o neurônio verde quer se comunicar, quer enviar uma mensagem para o neurônio vermelho, expele neurotransmissores. Na sinapse, diz-se que os dois neurônios estão conectados como dois amigos falando ao telefone.

Então veem como encontrar uma sinapse. Como podemos encontrar todo um conectoma? Bom, pegamos essa pilha de imagens tridimensionais e a tratamos como um livro de colorir tridimensional gigante. Colorimos cada neurônio com uma cor diferente, e então olhamos através de todas as imagens, encontramos as sinapses e observamos as cores dos dois neurônios envolvidos em cada sinapse. Se pudermos fazê-lo em todas as imagens, podemos encontrar um conectoma.

Até agora aprenderam o básico sobre neurônios e sinapses. Então acho que estamos prontos para lidar com uma das questões mais importantes na neurociência: qual a diferença entre os cérebros de homens e mulheres? (Risos) De acordo com este livro de autoajuda, os cérebros do homens são como waffles; eles mantêm suas vidas compartimentalizadas em caixas. Os cérebros das garotas são como espaguete; tudo em suas vidas está conectado a tudo o mais. (Risos) Vocês estão rindo, caras, mas, sabem, esse livro mudou minha vida. (Risos) Mas, sério, o que há de errado nisso? Vocês já sabem o suficiente para me dizer. O que há de errado nesta afirmação? Não importa se você é homem ou mulher, os cérebros de todos são como espaguete. Ou podem ser capellinis muito muito finos com ramificações. Assim como um espaguete toca em muitos outros no seu prato, um neurônio toca em muitos outros neurônios através de suas ramificações entrelaçadas. Um neurônio pode estar conectado a muitos outros neurônios, porque pode haver sinapses nesses pontos de contato. Por ora, vocês podem ter meio que perdido a perspectiva do quão grande esse cubo de tecido cerebral é de fato.

Então faremos uma série de comparações para mostrar a vocês. Vou mostrar. Isso é muito pequeno. Tem apenas seis microns de um lado. Então, eis como se empilha contra todo um neurônio. E se pode dizer que, de fato, somente os menores fragmentos de ramificações estão contidos dentro deste cubo. E um neurônio, bem, é menor do que o cérebro. E isso é só o cérebro de um camundongo. É muito menor que um cérebro humano. Então, quando mostro isto aos meus amigos algumas vezes eles me dizem: "Sabe, Sebastian, você deveria desistir. Neurociência não tem jeito." Porque se olhar para um cérebro a olho nu, você na verdade não vê como é complexo, mas quando você usa um microscópio, finalmente, a complexidade oculta é revelada.

No século XVII, o matemático e filósofo Blaise Pascal falou do seu medo do infinito, seu sentimento de insignificância ao contemplar a vastidão do espaço sideral. E, como cientista, não devo falar sobre meus sentimentos. Muita informação, professor. (Risos) Mas me permitem? (Risos) (Aplausos) Sinto curiosidade, e me sinto maravilhado, mas às vezes também me sinto desesperado. Por que escolhi estudar esse órgão que é tão incrivel em sua complexidade que pode muito bem ser infinito? É absurdo. Como podemos até mesmo ousar pensar que podemos sequer compreender isso?

E ainda assim, persisto nessa empreitada quixotesca. E na verdade, ultimamente abrigo novas esperanças. Algum dia, uma frota de microscópios irá capturar cada neurônio e cada sinapse em um vasto banco de dados de imagens. E algum dia, supercomputadores com inteligência artificial irão analisar as imagens sem assistência humana para resumi-las em um conectoma. Eu não sei, mas espero viver para ver esse dia. Porque descobrir todo um conectoma humano é um dos maiores desafios tecnológicos de todos os tempos. Terá o trabalho de muitas gerações para ser bem sucedido No momento, meus colaboradores e eu, o que estamos almejando é muito mais modesto -- apenas encontrar conectomas parciais de pequenos blocos de cérebro de camundongo e humano. Mas mesmo isso será o suficiente para os primeiros testes dessa hipótese de que eu sou meu conectoma. Por ora, deixe-me tentar convencê-los da plausibilidade dessa hipótese, que realmente vale a pena levar a sério.

A medida que vocês crescem na infância e envelhecem na idade adulta, sua identidade pessoal muda lentamente. Da mesma forma, cada conectoma muda com o tempo. Que tipos de mudanças acontecem? Bem, neurônios, como árvores, podem ter novas ramificações e podem perder velhas. Sinapses podem ser criadas e podem ser eliminadas. E sinapses podem ficar maiores e podem ficar menores. Segunda pergunta: o que causa essas mudanças? Bem, é verdade. Em alguma medida, são programadas por seus genes. Mas essa não é a história toda, porque há sinais, sinais elétricos, que viajam pelas ramificações dos neurônios e sinais químicos que pulam de galho em galho. Esses sinais são chamados de atividade neural. E há muitas evidências de que a atividade neural está codificando nossos pensamentos, sentimentos e percepções, nossas experiências mentais. E há muitas evidências de que a atividade neural pode fazer com que suas conexões mudem. E se juntar esses dois fatos, significa que suas experiências podem mudar seus conectomas. E essa é a razão porque cada conectoma é único, mesmo aqueles de gêmeos geneticamente idênticos. O conectoma é onde a natureza encontra a nutrição. E é verdade que apenas o mero ato de pensar pode mudar seu conectoma -- uma ideia que pode ser poderosa.

O que há nessa foto? Um córrego de água fria e refrescante, vocês dizem. O que mais? Não esqueçam dessa fenda na Terra chamada de leito do córrego. Sem ela, a água não saberia qual direção seguir. E com o córrego, eu gostaria de propor uma metáfora para o relacionamento entre a atividade neural e a conectividade. A atividade neural está mudando constantemente É como a água do córrego; nunca fica parada. As conexões da rede neural do cérebro determinam os caminhos pelos quais cada atividade neural flui. E assim o conectoma é como o leito do córrego. Mas a metáfora é mais rica do que isso. Porque é verdade que o leito do córrego orienta o fluxo da água, mas no longo prazo, a água também reformula o leito do córrego. E como eu lhes disse há pouco, a atividade neural pode mudar o conectoma. E se vocês me permitirem ascender a alturas metafóricas, lembrarei que a atividade neural é a base física -- ou assim pensam os neurocientistas -- dos pensamentos, sentimentos e percepções. E assim podemos até falar de fluxo de consciência. A atividade neural é a água e o conectoma o leito.

Então voltemos das alturas da metáfora e retornemos à Ciência. Suponha que nossas tecnologias para encontrar conectomas realmente funcionem. Como testaremos a hipótese "eu sou meu conectoma"? Bem, eu proponho um teste direto. Vamos tentar ler nossas memórias de conectomas. Considerem a memória de longas sequências temporais de movimentos, como um pianista tocando uma sonata de Beethoven. De acordo com uma teoria do século XIX, essas memórias estão estocadas como cadeias de conexões sinápticas dentro do seu cérebro. Porque, se os primeiros neurônios na cadeia forem ativados, através de suas sinapses eles enviam mensagens para os segundos neurônios, que são ativados, e assim toda a fila, como uma cadeia de dominós caindo. E há a hipótese de que essa sequência de ativação neural é a base neural dessa sequência de movimentos.

Então uma forma de testar a teoria é olhar para essas cadeias dentro dos conectomas. Mas não será fácil, porque não vão se parecer com isso. Vão estar embaralhadas. Então teremos que usar nossos computadores para tentar desembaralhar a cadeia. E se podemos fazer isso, a sequência dos neurônios que recuperamos dessa desembaralhada será uma previsão do padrão de atividade neural que é retomado no cérebro durante o chamado da memória. E se isso for bem sucedido, seria o primeiro exemplo de ler uma memória de um conectoma.

(Risos)

Que bagunça. Já tentaram conectar um sistema tão complexo quanto este? Espero que não. Mas se fizeram, sabem que é muito fácil cometer um erro. As ramificações de neurônios são como os filamentos do cérebro. Alguém adivinha qual é a extensão total de filamentos no nosso cérebro? Vou dar uma dica. É um número grande. (Risos) Eu estimo, milhões de quilômetros. Tudo dentro do seu crânio. E se observarem esse número, podem ver facilmente que há um grande potencial para conectar o cérebro de forma errada. E de fato, a imprensa popular adora manchetes como: "Cérebros anoréxicos são conectados de forma diferente." ou, "Cérebros de autistas são conectados de forma diferente." Essas são afirmações plausíveis, mas na verdade, não podemos ver a fiação do cérebro de forma clara o suficiente para nos dizer se isso é realmente verdade. E então as tecnologias para ver conectomas vão nos permitir finalmente ler a conexão errada do cérebro para ver as desordens mentais em conectomas.

Algumas vezes a melhor forma de testar uma hipótese é considerar sua implicação mais extrema. Filósofos conhecem bem este jogo. Se acreditarem que eu sou meu conectoma, vocês também devem aceitar a ideia de que a morte é a destruição de seu conectoma. Eu menciono isso porque há profetas hoje em dia que afirmam que a tecnologia irá alterar fundamentalmente a condição humana e talvez até mesmo transformar a espécie humana. Um de seus sonhos mais queridos é enganar a morte pela prática conhecida como criogenia. Se pagarem 100.000 dólares, podem conseguir que seus corpos sejam congelados após a morte e o armazenem em nitrogênio líquido em um desses tanques em um depósito no Arizona, esperando uma civilização futura que seja avançada para ressuscitá-los.

Devemos ridicularizar os buscadores modernos da imortalidade, chamando-os de tolos? Ou eles irão algum dia rir sobre nossos túmulos? Não sei. Prediro testar suas crenças, cientificamente, proponho que tentemos encontrar um conectoma de um cérebro congelado. Sabemos que o dano ao cérebro ocorre após a morte e durante o congelamento. A pergunta é: o cérebro danificado apagou o conectoma? Se apagou, não há forma de nenhuma civilização futura conseguir recuperar as memórias desses cérebros congelados. A ressureição pode até ser bem sucedida para o corpo, mas não para a mente. Por outro lado, se o conectoma ainda estiver intacto, não podemos ridicularizar os desejos da criogenia tão facilmente.

Descrevi uma busca que começa no mundo do muito pequeno, e nos impulsiona ao mundo do futuro distante. Conectomas irão marcar um ponto de mutação na história humana. Conforme evoluíamos dos nossos ancestrais semelhantes a macacos na savana africana, o que nos distinguia eram nossos cérebros grandes. Usamos nossos cérebros para moldar tecnologias cada vez mais impressionantes. Eventualmente, essas tecnologias se tornarão tão poderosas que iremos usá-las para nos conhecer ao desconstruir e reconstruir nossos cérebros. Eu acredito que esta viagem de autodescoberta não é só para cientistas mas para todos nós. E sou grato pela oportunidade de compartihar essa viagem com vocês hoje.

Obrigado.

(Aplausos)