O nosso cérebro é complexo, barulhento, caótico e muitas vezes imprevisível. Pesquisadores estão sempre buscando novas maneiras de entendê-lo e trazer cura para doenças relacionadas a esse órgão. Porém, podemos dizer que nos anos 2010 tivemos MUITOS avanços na neurociência que transformaram o campo e ainda terão muito impacto na próxima década.

À medida que entramos na próxima década, vale a pena refletir sobre as mudanças de paradigmas que fizeram da década de 2010 a década do cérebro. Os cientistas estão otimistas em relação à próxima década para resolver os mistérios desse órgão. Melhoramos a nossa compreensão e o controle cuidadoso do supercomputador em nossas cabeças.

Por isso, separamos alguns pontos interessantes para te provar porque 2010 é considerada a década do cérebro, e o que podemos esperar da próxima década!

Máquinas e cérebros JUNTOS 

Em 2014 ficamos surpresos ao assistir um homem paralisado iniciar a Copa do Mundo de 2014 em um exo-traje volumoso e controlado pela mente.

Alguns anos depois, e os cientistas já abandonaram o exo-traje por uma prótese neural implantada que substitui os nervos para restabelecer a comunicação entre os centros motores do cérebro e os membros inferiores.

Além disso, existem diversos estudos voltados ao desenvolvimento de próteses controladas pelo cérebro. Em 2018, por exemplo, um americano se tornou a primeira pessoa a viver com uma prótese controlada pela mente. Johnny Matheny, passou por uma série de cirurgias de reinervação muscular e recebeu uma prótese de mão.

A iniciativa faz parte do Revolutionizing Prosthetics, projeto destinado a desenvolver próteses controladas pelo cérebro. Você pode ler mais sobre o projeto AQUI

Outro projeto de grande  importância é o BrainGate, que trabalhou incansavelmente para decodificar o caminho dos sinais elétricos no córtex motor, permitindo que pacientes paralisados ​​consigam operar um tablet com suas mentes ou operem membros robóticos. 

Hoje, os membros protéticos revestidos com sensores podem alimentar o cérebro, proporcionando aos pacientes movimentos controlados pela mente, com a sensação de toque e uma percepção de onde o membro está no espaço. Da mesma forma, decodificando sinais elétricos no córtex auditivo ou visual, os implantes neurais podem sintetizar a fala de uma pessoa reconstruindo o que estão ouvindo ou recriando imagens do que estão vendo – ou mesmo do que estão sonhando.

Imagina transmitirem todos os seus pensamentos em uma televisão? Bem ao estilo Black Mirror. Isso é real é já aconteceu! Se quiser ler mais, clique AQUI.

Há muito interesse em usar a mesma tecnologia para abordar problemas cerebrais menos tangíveis, como depressão, TOC, dependência e outros distúrbios psiquiátricos que resultam de circuitos no interior do cérebro. Vários ensaios com eletrodos implantados, mostraram uma melhora dramática em pessoas que sofrem de depressão, que não respondiam aos medicamentos, mas os resultados variam significativamente entre os indivíduos.

Na  próxima década podem surgir maneiras não invasivas de manipular a atividade cerebral, como ultra-som focalizado, estimulação magnética transcraniana ou corrente direta. Juntamente com o aumento da compreensão das redes e da dinâmica do cérebro, podemos tocar redes neurais selecionadas como um piano e realizar o sonho de tratar os distúrbios psiquiátricos em sua raiz.

O surgimento de grandes programas de pesquisa

Raramente um campo de pesquisa biológica recebe apoio financeiro de vários governos. No entanto, os anos 2010 presenciaram iniciativas no campo da neurociência apoiadas pelo governo dos Estados Unidos, União Europeia , e no Japão. 

Esses projetos multimilionários concentram-se no desenvolvimento de novas ferramentas para analisar o funcionamento interno do cérebro, como aprender, controlar o comportamento. Para alguns, o objetivo final é simular um cérebro humano que funcione dentro de um supercomputador, formando um modelo base para os pesquisadores testarem suas hipóteses. A ideia é que no futuro utilizem desse modelo para um dia reconstruir todas as conexões neurais de uma pessoa, a chamada conectoma.

Como resultado dos financiamentos os pesquisadores conseguiram desenvolver novas ferramentas de microscopia para mapear cada vez mais rápido o cérebro. Instituições sem fins lucrativos como o Allen Institute for Brain Science também se uniram aos esforços, produzindo mapas do cérebro de diferentes animais. 

Nos próximos anos veremos mapas cerebrais reunidos em atlas abrangentes que cobrem tudo, desde genética até cognição, transformando nossa compreensão da função cerebral.

De certa forma, esses programas inauguraram a era de ouro da ciência do cérebro, trazendo talentos de outras disciplinas, como engenheiros, estatísticos, físicos, cientistas da computação, para a neurociência. 

Na próxima década provavelmente veremos novas ferramentas inovadoras que manipulam a atividade neural de maneira mais precisa e menos invasiva. O rápido aumento na quantidade de dados também significa que os neurocientistas adotarão rapidamente as opções de armazenamento em nuvem para pesquisa colaborativa e núcleos de computação mais poderosos para processar os dados.

O cérebro e a inteligência artificial (IA)

A estrutura física e o fluxo de informações no córtex inspiraram o aprendizado profundo (Deep Learning, ramo de aprendizado de máquina), que é o modelo de IA mais proeminente da atualidade. Ideias como a reprodução do hipocampo também serviram de inspiração para o desenvolvimento de modelos de IA.

Além disso, os padrões de ativação de neurônios individuais se fundiram com a ciência dos materiais para criar “chips neuromórficos”. São processadores que funcionam mais como o cérebro, em vez dos chips baseados em silício comuns de hoje. 

Embora os chips neuromórficos continuem sendo mais uma curiosidade acadêmica que uma possível realidade, isso não diminui o fato de que eles têm o potencial de realizar cálculos complicados e paralelos com  uma fração da energia usada pelos processadores atualmente.

Em troca dessa ajuda do nosso cérebro para o desenvolvimento da tecnologia de IA, os algoritmos de IA estão ajudando a resolver mistérios antigos, por exemplo, como o córtex visual processa as imagens. De certa forma, a complexidade e a imprevisibilidade da neurobiologia estão diminuindo graças a esses avanços computacionais.

Além disso, a IA pode nos ajudar substituindo neurônios, na criação de neurônios artificiais. Em um artigo na Nature Communications, uma pesquisa demonstrou que dispositivos poderiam ser conectados à neurônios para para reparar danos causados por doenças. Temos um texto sobre essa pesquisa, é você pode ler AQUI.

À medida que a IA se torna mais poderosa e os neurocientistas colaboram focando também em outros aspectos fora de seu campo, as ferramentas poderão revelar mais detalhes do processamento neural, incluindo aspectos mais intangíveis, como memória, tomada de decisão ou emoções.

Uma matriz impressionante de ferramentas de pesquisa

Embora inventadas no final dos anos 2000, tecnologias como a optogenética (técnicas que combinam luz, genética e bioengenharia e permitem o estudo de circuitos neuronais e comportamentos atuando em células específicas) e sequenciamento de RNA de célula única foram amplamente adotadas pela comunidade de neurociências nos anos 2010.

A optogenética permite que os pesquisadores controlem os neurônios com luz. O sequenciamento de RNA de célula única é o ponto chave para decifrar a identidade de uma célula, permitindo que os cientistas entendam o perfil de expressão genética de qualquer neurônio. Essa tecnologia é fundamental para descobrir as populações de neurônios que compõem o cérebro a qualquer momento – infância, juventude, envelhecimento.

Essas pesquisas são muito importantes para ajudar a descobrir a neurobiologia do autismo, esquizofrenia e outros problemas cerebrais do desenvolvimento. Com muito trabalho e sorte, talvez nas próximas décadas poderemos finalmente descobrir as causas básicas de diversas condições que envolvem o sistema nervoso. .

Em 10 anos avançamos MUITO em relação ao que conhecíamos sobre esse órgão tão enigmático e importante. O que será que a próxima década nos reserva?

Traduzido/adaptado:

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