Sebastian Seung: Eu sou o meu conectoma

Vivemos numa época notável, a era da genómica. O vosso genoma é toda a sequência do vosso ADN. A vossa sequência e a minha são ligeiramente diferentes. É por isso que somos diferentes. Eu tenho olhos castanhos. Os vossos poderão ser azuis ou cinzentos. Mas as diferenças não são apenas superficiais. As manchetes dizem-nos que os genes nos podem causar doenças assustadoras, talvez até moldem a nossa personalidade, ou nos provoquem desordens mentais. Os nossos genes parecem ter um poder incrível sobre os nossos destinos. Mas, no entanto, gostaria de pensar que eu sou mais do que os meus genes. O que é que vocês acham? Vocês são mais do que os vossos genes? (Público: Sim). Sim? Penso que algumas pessoas concordam comigo. Acho que deveríamos fazer uma declaração. Acho que o deveríamos dizer todos juntos. Muito bem: "Eu sou mais do que os meus genes" - todos juntos. Todos: Eu sou mais do que os meus genes. (Festejo) Sebastian Seung: O que sou eu? (Risos) Eu sou o meu conectoma. Agora, uma vez que vocês são mesmo porreiros, talvez me possam fazer a vontade e o digam também, todos juntos. (Risos) Muito bem. Agora, todos juntos. Todos: Eu sou o meu conectoma. SS: Espectacular. Sabem, vocês são tão porreiros que, mesmo não sabendo o que é um conectoma, estão a alinhar na brincadeira. Iria embora feliz, agora.

Bem, para já, apenas um conectoma é conhecido, o deste pequeno verme. O seu sistema nervoso modesto é composto por apenas 300 neurónios. Nas décadas de 1970 e 80, uma equipa de cientistas mapeou todas as 7000 conexões entre os neurónios. Neste diagrama, cada nó é um neurónio, e cada linha é uma conexão. Este é o conectoma do verme C. elegans. O vosso conectoma é muito mais complexo do que este, porque o vosso cérebro é composto por 100 mil milhões de neurónios e tem 10 000 vezes mais conexões. Há um diagrama como este para o vosso cérebro, mas ele nunca caberia neste diapositivo. O vosso conectoma tem um milhão de vezes mais conexões do que o vosso genoma tem letras. É muita informação.

No que consiste essa informação? Não sabemos ao certo, mas existem teorias. Desde o século XIX que os neurocientistas especulam que talvez as nossas memórias - a informação que nos torna nós próprios - talvez as nossas memórias estejam armazenadas nas conexões entre os neurónios do nosso cérebro. E talvez outros aspectos da nossa identidade pessoal - talvez a nossa personalidade e o nosso intelecto - talvez estes estejam também codificados nas conexões entre os nossos neurónios. Podem, agora, perceber o porquê de eu ter proposto esta hipótese: Eu sou o meu conectoma. Não vos pedi que a recitassem por ser verdade, quero apenas que se lembrem dela. Na realidade, não sabemos se está hipótese está correcta, devido ao facto de nunca termos tido tecnologias poderosas o suficiente para testá-la. A descoberta daquele conectoma de verme implicou mais de uma dúzia de anos de trabalho fastidioso. E para descobrir conectomas de cérebros como o nosso, precisamos de tecnologias mais sofisticadas, que sejam automatizadas, para que acelerem o processo de descoberta de conectomas. Nos próximos minutos, falar-vos-ei sobre algumas destas tecnologias, que estão presentemente a ser desenvolvidas no meu laboratório e nos laboratórios dos meus colaboradores.

Provavelmente já viram imagens de neurónios. Conseguem reconhecê-los imediatamente, devido às suas formas fantásticas. Eles alongam-se por ramificações longas e delicadas, em suma, parecem árvores. Mas isto é apenas um único neurónio. Para que possamos descobrir conectomas, temos de ver todos os neurónios ao mesmo tempo. Vamos então conhecer Bobby Kasthuri, que trabalha no laboratório de Jeff Lichtman, na Universidade de Harvard. O Bobby está a segurar em fatias extremamente finas de um cérebro de ratinho. E estamos a ampliar num factor de 100 000 vezes para obter a resolução, para que possamos observar as ramificações dos neurónios todas ao mesmo tempo. Acontece que poderão ainda não os conseguir reconhecer de facto, e é por isso que temos de trabalhar em três dimensões.

Se pegarmos em muitas imagens de muitas fatias do cérebro e as empilharmos, obteremos uma imagem tridimensional. E mesmo assim, poderão ainda não conseguir ver as ramificações. Por isso começamos a partir de cima, e colorimos de vermelho a secção de uma ramificação, E fazemos o mesmo com a próxima fatia, e com a próxima depois dessa. 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 neurónio. E podemos fazê-lo com outro neurónio, a verde. Conseguem ver que o neurónio verde toca o neurónio vermelho em dois sítios, e é a isso que chamamos sinapses.

Ampliemos uma sinapse. Fiquem atentos ao interior do neurónio verde. Deverão ver pequenos círculos. Estes chamam-se vesículas. Estas contêm uma molécula conhecida por neurotransmissor. Então, quando o neurónio verde quer comunicar, quando quer enviar uma mensagem ao neurónio vermelho, expele neurotransmissores. Na sinapse, os dois neurónios parecem estar conectados como se de dois amigos a falar ao telefone se tratassem.

Então vêem como encontrar uma sinapse. Como podemos encontrar todo um conectoma? Bem, pegamos numa pilha de imagens tridimensional e tratámo-la como um livro de colorir tridimensional gigantesco. Colorimos cada neurónio com uma cor diferente, e depois olhamos por entre todas as imagens, encontramos as sinapses, e reparamos nas cores dos dois neurónios envolvidos em cada sinapse. Se o conseguirmos fazer ao longo de todas as imagens, conseguiremos encontrar um conectoma.

Por esta altura, aprenderam o básico sobre neurónios e sinapses. Penso então que estamos preparados para discutir uma das questões mais importantes na neurociência: Qual a diferença entre os cérebros dos homens e das mulheres? (Risos) De acordo com este livro de autoajuda, os cérebros dos homens são como as waffles; eles mantêm as suas vidas separadas em caixas. Os cérebros das miúdas são como esparguete; tudo nas suas vidas está conectado com tudo o resto. (Risos) Vocês estão a rir, mas fiquem sabendo que este livro mudou a minha vida. (Risos) Agora a sério, onde está o erro? Já sabem o suficiente para mo dizer. O que está errado nesta afirmação? O facto de se ser homem ou mulher não importa, os cérebros de todos são como esparguete. Ou então, capellini, muito, muito fino, com ramificações. Assim como um fio de esparguete toca em muitos outros fios no nosso prato, também um neurónio toca em muitos outros neurónios através das sua rede de ramificações. Um neurónio pode estar conectado a todos esses outros neurónios, porque podem existir sinapses nesses pontos de contacto. Por agora, podem já ter perdido a noção da real dimensão deste cubo de tecido cerebral.

Façamos então uma série de comparações para que a saibam. Asseguro-vos, é muito pequeno. Tem apenas 6 microns de lado. Então, eis a sua posição no complexo que é todo o neurónio. E sabem com certeza que neste cubo existem apenas pequeníssimos fragmentos de ramificações E um neurónio, bem, é mais pequeno do que um cérebro. E aquilo é apenas o cérebro de um rato. É bem mais pequeno do que o cérebro humano. Então, em discussões com os meus amigos, eles às vezes dizem-me, "Sabes, Sebastian, devias ir por outro lado. A neurociência está parada". Porque se olharem para um cérebro a olho nu, não conseguem ver grande complexidade, mas se usarem um microscópio, aí sim, a complexidade oculta é revelada.

No século XVII, o matemático e filósofo Blaise Pascal escreveu acerca do seu respeito pelo infinito, do seu sentimento de pequenez ao contemplar tudo aquilo que não se sabe sobre o Universo. E, como cientista que sou, não é suposto eu falar sobre os meus sentimentos. Demasiada informação, professor. (Risos) Mas, permitem-me? (Risos) (Aplausos) Sinto curiosidade, e sinto encanto, mas às vezes também senti desespero. Porque decidi eu estudar um orgão que é tão grandioso na sua complexidade que pode até ser que seja infinito? É absurdo. Como nos podemos sequer atrever a pensar que um dia talvez o compreendamos?

No entanto, insisto nesta investida quixotesca. E na verdade, hoje acalento novas esperanças. Um dia, uma frota de microscópios capturará cada neurónio e cada sinapse numa imensa base de dados de imagens. E algum dia, supercomputadores dotados de inteligência artificial analisarão as imagens sem assistência humana, para as resumir num conectoma. Eu não sei, mas espero viver para ver esse dia. Porque encontrar todo um conectoma humano é um dos maiores desafios tecnológicos de sempre. O seu sucesso implicará o trabalho de muitas gerações. Atualmente, os meus colaboradores e eu, aquilo a que almejamos é muito mais modesto - encontrar apenas conectomas parciais, provenientes de pequeníssimos blocos de cérebro de ratinho e humano. Mas mesmo só isso será o suficiente para testar pela primeira vez esta hipótese, que eu sou o meu conectoma. Por ora, deixem-me tentar convencê-los da plausibilidade desta hipótese, de que realmente vale a pena levá-la a sério.

À medida que crescem durante a infância, e envelhecem na idade adulta, a vossa identidade pessoal muda lentamente. Da mesma forma, cada conectoma muda ao longo do tempo. Que tipos de mudanças ocorrem? Bem, os neurónios, como as árvores, conseguem desenvolver novas ramificações, e conseguem perder velhas. Sinapses podem ser criadas e podem ser eliminadas. E as sinapses podem ficar maiores e podem ficar menores. Segunda questão: o que causa estas mudanças? Bem, é verdade. Até certo ponto, são programados pelos nossos genes. Mas não fica por aí, porque existem sinais, sinais elétricos, que viajam pelas ramificações dos neurónios, e sinais químicos que saltam de ramificação para ramificaçao. Estes sinais chamam-se atividade neuronal. E existem muitas evidências que a atividade neuronal esta a codificar os nossos pensamentos, sentimentos e percepções, as nossas experiências mentais. E existem muitas evidências que a atividade neuronal pode fazer com que as vossas conexões mudem. E se juntarem estes dois factos, temos que as vossas experiências podem alterar os vossos conectomas. E é essa a razão de cada conectoma ser único, mesmo aqueles de gémeos verdadeiros. O conectoma é onde a natureza encontra o ambiente. E pode ser verdade que o mero acto de pensar possa alterar o vosso conectoma - uma ideia que podem considerar poderosa.

O que está naquela imagem? Uma corrente de água refrescante, poderão dizer. O que mais está na imagem? Não se esqueçam daquela fenda na Terra, chamada o leito da corrente. Sem ele, a água não saberia em que direção seguir. E com a corrente de água, gostaria de propor uma metáfora para a relação entre atividade neuronal e conectividade. A atividade neuronal está em constante mudança. É como a água da corrente; nunca pára. As conexões da rede neuronal do cérebro determinam os caminhos pelos quais a atividade neuronal flui. O conectoma é então como o leito da corrente de água. Mas a metáfora é mais rica do que isso. Porque é verdade que o leito orienta o fluxo de água, mas, a longo prazo, a água também remodela o leito da corrente. E como acabei de vos dizer, a atividade neuronal pode mudar o conectoma. E se me permitirem ascender a alturas metafóricas, lembrar-vos-ei que a atividade neuronal é a base física - ou assim pensam os neurocientistas - dos pensamentos, sentimentos e percepções. E assim poderemos falar, até, da corrente de consciência. A atividade neuronal é a água, e o conectoma é o leito.

Regressemos das alturas metafóricas e voltemos à ciência. Suponham que as nossas tecnologias para encontrar conectomas de facto funcionam. Como testaremos a hipótese "eu sou o meu conectoma"? Bem, proponho um teste direto. Tentemos ler memórias nos conectomas. Considerem a memória de sequências temporais longas de movimentos, como um pianista a tocar uma sonata de Beethoven. De acordo com uma teoria que remonta ao século XIX, essas memórias estão armazenadas como cadeias de conexões sinápticas, no vosso cérebro. Porque, se os primeiros neurónios da cadeia forem ativados, eles enviam mensagens para os segundos neurónios, através das sinapses, ficando também ativos, e assim por diante, em toda a fila, como uma cadeia de dominós. E põe-se como hipótese que esta sequência de atividade neuronal seja a base neuronal daquela sequência de movimentos.

Então, uma maneira de testar a teoria é procurar essas cadeias dentro dos conectomas. Mas não será fácil, porque não se assemelharão a isto. Estarão todas emaranhadas. Teremos então de usar os nossos computadores para tentar desemaranhar a cadeia. E, se o conseguirmos, a sequência de neurónios que resgatamos desse novelo será uma previsão do padrão de atividade neuronal que tem lugar no cérebro durante o chamamento da memória. E se isto tivesse êxito, esse seria o primeiro exemplo de leitura de uma memória a partir de um conectoma.

(Risos)

Que confusão. Alguma vez tentaram montar um sistema tão complexo quanto este? Espero que não. Mas se sim, saberão que é muito fácil cometer um erro. As ramificações dos neurónios são como os cabos do cérebro. Alguém consegue adivinhar qual o comprimento total dos cabos no vosso cérebro? Vou dar-vos uma pista. É um número grande. (Risos) Faço uma estimativa de milhões de quilómetros. Tudo acondicionado no vosso crânio. E se considerarem esse número, podem facilmente constatar que existe um enorme potencial para erros de conexão no cérebro. E, de facto, a imprensa popular adora manchetes como: "Os cérebros de anorécticos estão conectados de forma diferente", ou, "Os cérebros de autistas estão conectados de forma diferente". Estas alegações são plausíveis, mas, na verdade, não conseguimos ver a cablagem do cérebro de forma suficientemente clara para dizer da sua veracidade. Então, as tecnologias para ver conectomas permitir-nos-ão finalmente ler as conexões erradas do cérebro, para ver as desordens mentais nos conectomas.

Às vezes, a melhor maneira de testar uma hipótese é considerando a sua implicação mais extrema. Os filósofos conhecem muito bem este jogo. Se acreditarem que eu sou o meu conectoma, creio que também aceitarão a ideia que a morte é a destruição do vosso conectoma. Refiro-me a isto porque há hoje profetas que alegam que a tecnologia irá alterar a condição humana na sua fundação, e talvez até transformar a espécie humana. Um dos seus sonhos mais queridos é enganar a morte, pela prática daquilo a que se chama criogenia. Se pagarem 74 000 euros, conseguem que o vosso corpo seja congelado após a morte e armazenado em azoto líquido num desses tanques num armazém no Arizona, aguardando uma civilização futura avançada que vos ressuscite.

Deveremos ridicularizar estes perseguidores modernos da imortalidade, chamando-lhes doidos? Ou rirão eles, um dia, sobre os nossos túmulos? Não o sei. Prefiro testar as suas crenças, cientificamente. Proponho que tentemos encontrar um conectoma de um cérebro congelado. Sabemos que o dano ao cérebro ocorre depois da morte, e durante o congelamento. A pergunta é: terá esse dano eliminado o conectoma? Se sim, de forma alguma conseguirá uma civilização futura recuperar as memórias desses cérebros congelados. A ressurreição poderá ser bem sucedida no corpo, mas não na mente. Por outro lado, se o conectoma se mantiver intacto, não poderemos ridicularizar as pretensões da criogenia tão facilmente.

Descrevi uma procura, que começa no mundo do muito pequeno e nos leva ao mundo do futuro longínquo. Os conectomas marcarão um ponto de viragem na história humana. À medida que evoluímos dos nossos ancestrais semelhantes a macacos, na savana africana, o que nos distinguiu foram os nossos cérebros maiores. Usámos os nossos cérebros para moldar tecnologias cada vez mais fantásticas. Eventualmente, estas tecnologias tornar-se-ão tão poderosas que as utilizaremos para nos conhecermos a nós próprios, ao desconstruir e reconstruir os nossos próprios cérebros. Acredito que esta viagem de autodescoberta não se destina apenas aos cientistas, mas a todos nós. E estou grato pela oportunidade de partilhar esta viajem convosco, hoje.

Obrigado.

(Aplausos)