O que nos vai na cabeça? – parte IV

Patient entering Magnetic Resonance Imaging (MRI) scanner

Nesta quarta e última parte vou abordar uma outra técnica para ler “o que nos vai na cabeça”: o PET scan, isto é, Positron Emission Tomography (tomografia por emissão de positrões). Recordo que nas partes I, II e III deste artigo falei de electroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG) e imagem por ressonância magnética funcional (fMRI).

Ao contrário de EEG, MEG e fMRI, no caso de um PET scan, o sujeito tem que tomar ou inalar uma substância radioactiva (em quantidades muito pequenas). Usam-se diferentes tipos de substâncias dependendo daquilo que se queira analisar. Diferentes substâncias acumulam-se em diferentes sítios do cérebro (e do corpo, em geral), e como tal podem-nos oferecer informações diversas.

Como o nome da técnica indica, o marcador radioactivo emite positrões no seu decaimento, isto é, anti-electrões (os positrões são a antimatéria do electrão). Os positrões encontram de imediato electrões no seu caminho e dá-se então o aniquilamento dos positrões com electrões: por cada positrão que encontra um electrão dá-se a emissão de dois fotões de luz de alta energia (gama). As partículas de luz, por sua vez, dada a sua alta energia facilmente atravessam o corpo humano e são detectadas no scanner. Assim, um PET scan é de certa forma semelhante a um CT scan (ver terceira parte), na medida em que ambos os scanners recebem luz e tentam criar uma imagem interna do cérebro a partir desta. Porém, a proveniência da luz é diferente e como tal as imagens têm significados diferentes. Além disso, no CT scan trata-se de raios X que são “disparados” pela máquina, enquanto que no PET scan são raios gama que provêem do decaimento radioactivo.

Não obstante o PET scan não ter uma resolução espacial e temporal tão boa quanto o fMRI, esta técnica tem a vantagem de permitir estudar a química do cérebro, visto que com diferentes marcadores radioactivos que se ligam a diferentes moléculas é possível obter informação sobre a forma como certas drogas e outras substâncias endógenas se distribuem e actuam no cérebro. Com o PET scan é possível, por exemplo, mapear a actividade metabólica no cérebro. (Recordo que o metabolismo corresponde a um conjunto de reacções químicas que ocorrem dentro do nosso corpo e que permitem que este “funcione”.) Usam-se, por exemplo, PET scans no diagnóstico de certos tipos de demência.

the brain with question mark

Em suma, com EEG medimos sinais eléctricos, com MEG medimos campos magnéticos, com fMRI medimos diferenças de concentração de sangue oxigenado, e com PET medimos diferentes tipos de metabolismo no cérebro. Como referi, todas estas técnicas têm limitações em termos de resolução espacial e temporal, o que significa que não conseguimos localizar de forma perfeita a origem da actividade neuronal, nem conseguimos capturar toda a actividade que decorre num dado intervalo de tempo (ou pelo menos não temos acesso a uma boa resolução espacial e temporal em simultâneo). Mesmo combinando várias técnicas, os problemas persistem, porque cada uma das técnicas lê um tipo de informação diferente das outras e a relação entre elas não é de todo evidente (até em EEG+MEG há para já problemas difíceis de resolver, não obstante o facto de EEG e MEG lerem informação “semelhante” – poderei dar mais detalhes nos comentários).

 

Pode-se supor que com o avançar da tecnologia seja possível ler a actividade do cérebro com uma resolução cada vez melhor. Isso, porém, não se traduz necessariamente num melhor entendimento daquilo que o cérebro faz para ler informação, memorizar, controlar o nosso comportamento, etc. E a verdade é que neste momento compreendemos muito pouco sobre os mecanismos que o cérebro usa para nos facultar a nossa mente.

O leitor poderá, contudo, pensar que estou a exagerar quando digo “muito pouco”, visto que tem havido um progresso notório no desenvolvimento de tecnologias que permitem a comunicação (ou interacção) entre o nosso cérebro e os computadores. Por exemplo, no artigo “A alma está morta” referi que pessoas com o síndrome do encarceramento (que não se conseguem mover, nem falar) são capazes de comunicar através de um computador. Se o computador consegue “ler a mente” destas pessoas, será que isso não implica que já sabemos como a nossa mente funciona? Não. Sabemos (ou assumimos) apenas que um dado comportamento deve ter por base um certo tipo de actividade neuronal bem definido e robusto (ainda que com uma dada variabilidade). Assim, repetindo o mesmo comportamento muitas vezes e medindo a respectiva actividade neuronal, é possível “ensinar” o computador a correlacionar a actividade neuronal medida com o comportamento pretendido. Porém, a variabilidade da actividade neuronal, as limitações de resolução espacial e temporal das tecnologias usadas, bem como a falta de compreensão sobre o que de facto se está a medir, fazem com que, para já, estas interfaces cérebro-computador sejam algo limitadas.

A título de exemplo dos progressos actuais, Elon Musk anunciou recentemente que criou a companhia NeuraLink para desvendar o cérebro. Do que li, e apesar de todo o sensacionalismo presente nas notícias, a NeuraLink não parece oferecer nada de muito revolucionário em comparação com a investigação científica actual que se faz na área. A novidade tecnológica que introduziram foi um instrumento que, de acordo com as notícias, consegue ler a actividade neuronal de cerca de 1000 neurónios. Trata-se de um avanço incremental, que ainda que tenha interesse para investigação fundamental sobre dinâmica neuronal local, não oferece por si só nada de realmente novo para o desenvolvimento de interfaces cérebro-computador. Aliás, para estas interfaces pode-se assumir que a escala espacial de interesse para medir a actividade cerebral deverá ser bastante diferente: é mais comum usar técnicas que meçam a actividade neuronal de grandes áreas do cérebro, visto que em geral podemos ter áreas distintas do cérebro activas durante a execução de um dado comportamento. Em contraste, esta tecnologia da NeuraLink limita as medições a áreas minúsculas do cérebro (1000  neurónios não é nada em comparação com os cerca de 100 mil milhões de neurónios que compõem o cérebro na sua totalidade). Assim, ter uma elevada resolução espacial, mas fraca “cobertura”, presume-se que pode ser à partida uma forte limitação, em particular por não te terem boas hipóteses sobre onde implantar estes instrumentos. A implantação é ela própria uma limitação adicional, visto ser um procedimento invasivo que requer cirurgia cerebral.

Não obstante, é de louvar o esforço. As promessas podem não ser cumpridas, mas pelo menos a Ciência continuará a evoluir.

Mind reader:

Leitora de mentes: “Você está a pensar, “Isto é mesmo estúpido – ninguém consegue ler mentes.”
Ele a pensar: “Como é que ela sabe?”
Na verdade, consciente ou inconscientemente, a nossa linguagem corporal e expressão facial revelam muito daquilo que pensamos. Leitores de mentes, videntes, bruxos e outros aldrabões fazem uso disto e de outras coisas (como do senso comum e de probabilidades) para ludibriar a sua clientela.

Bibliografia:

Este artigo foi em parte inspirado no quarto capítulo do livro: Buzsáki, G. (2006). Rhythms of the Brain. Oxford University Press.

Marinho Lopes

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