Reações aos cheiros podem desvendar como formamos pensamentos conscientes
Novas pesquisas sobre como
nossos cérebros processam odores envolvendo grandes modelos computacionais de
uma seção do cérebro podem ajudar a desvendar o mistério da formação da
consciência
Nosso olfato é um dos mais
poderosos. Um cheiro de perfume pode trazer de volta memórias de décadas atrás
e uma refeição caseira pode nos trazer de volta à nossa infância. Cheirar algo
nojento também pode ser um aviso para ficar longe de onde o cheiro está vindo.
Mas como nosso cérebro percebe o cheiro e como percebemos conscientemente que
estamos cheirando alguma coisa?
A questão da própria
consciência e como os pensamentos conscientes são formados intrigam a
humanidade há séculos. Pesquisadores da IBM
Research e da Hull
York Medical School no Reino Unido estudaram como os odores são
transformados em pensamento consciente1.
Circuitos no córtex cerebral
podem gerar atividades síncronas em diferentes escalas espaciais e temporais,
principalmente devido à conectividade sináptica entre os neurônios. Muitas
dessas atividades são consideradas normais, mesmo que não saibamos exatamente
por que elas acontecem. Graus mais extremos de sincronia podem ser anormais, o
que pode ser um sinal de que uma parte do córtex está propensa a desencadear
uma convulsão. Mas as atividades epilépticas podem fornecer pistas sobre como
os circuitos do cérebro deveriam funcionar normalmente.
Eles usaram essa ideia para mostrar como dois
componentes do sistema olfativo, o córtex piriforme (com muitas conexões
fracas) e o núcleo endopiriforme (com menos conexões fortes), podem cooperar
para gerar atividades síncronas fracas ou fortes. As atividades fracas são
enviadas para regiões específicas e localizadas do cérebro para processamento
adicional, e as atividades fortes podem se espalhar para outras regiões do
cérebro e, portanto, para a consciência.
Os pesquisadores usaram um modelo computacional
detalhado do córtex piriforme, a parte do cérebro responsável pelo
processamento de informações olfativas, para descobrir que a adição de
neurônios com propriedades endopiriformes poderia permitir que estímulos
semelhantes provocassem respostas breves ou prolongadas, dependendo de
parâmetros como a condutância persistente de sódio (Na+). Respostas curtas
geralmente se correlacionam com a falta de percepção consciente, enquanto
respostas longas sugerem que a pessoa percebe o odor conscientemente.
Essa função é essencialmente
um “interruptor” no cérebro que pode determinar se o odor em questão requer ou
não mais atenção em outras partes do cérebro. É muito parecido com o modo como
um switch no processador de um computador pode limitar os recursos
computacionais ou exigir muito mais, dependendo da tarefa em mãos.
Pesquisa computacional sobre
a formação da consciência
Além disso, a pesquisa os
levou a propor que os mecanismos celulares de ativação do núcleo endopiriforme
são uma forma atenuada dos eventos celulares que ocorrem durante o início de
uma crise epiléptica. Se correta, sua hipótese poderia ajudar a explicar os
mecanismos de certos anestésicos gerais e seus efeitos. Da mesma forma, é
impressionante como os mecanismos celulares que parecem ser necessários para a
consciência (atividade sincronizada persistente que depende da excitação
sináptica recorrente) também são centrais para a epilepsia, uma condição que em
muitos pacientes, dependendo do tipo de crise, deixa inconsciente.
O trabalho se baseia em mais
de 40 anos de pesquisa computacional e experimental na IBM e com colaboradores.
Para esta pesquisa específica, os cálculos foram executados em um cluster IBM
High Performance Computing (HPC) por profissionais da computação e GPUs, e em
parceria com o professor Miles A. Whittington da Hull York Medical School.
O próximo passo crucial no
trabalho será projetar testes experimentais. Isso exigirá medições "in
vitro" em pequenas partes dissecadas de cérebros de animais, bem como
medições em animais vivos. Os experimentos terão que ser realizados por
colaboradores externos, mas a equipe da IBM espera que a pesquisa ajude a
desvendar alguns dos mistérios por trás de como a consciência se forma.
*Pode ler o artigo completo aquí.
Referência
1 - Traub, R., Whittington, M. A Hypothesis Concerning Distinct Schemes of Olfactory Activation Evoked by Perceived vs. Non-Perceived Input. PNAS. 119 (10) e2120093119 March 1, 2022.
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