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Pesquisadores se unem em tarefa de fazer um modelo padrão do cérebro

Laboratório Internacional do Cérebro juntará neurocientistas preeminentes para examinar um único comportamento

Shutterstock
Importantes neurocientistas estão somando forças para estudar o cérebro - da mesma forma que físicos se juntam em grupos em mega projetos para caçar novas partículas.

O Laboratório Internacional do Cérebro (IBL, na sigla em inglês), lançado no dia 19 de setembro, combina 21 dos principais laboratórios de neurociência nos Estados Unidos e na Europa em uma enorme colaboração que desenvolverá teorias sobre como o cérebro funciona focando em um único comportamento, compartilhado por todos os animais: a busca por alimento. A Welcome Trust em Londres e a Fundação Simons em Washington, D.C., dedicaram juntas mais de US$13 milhões ao longo de cinco anos para dar início ao IBL.

O esforço piloto é uma tentativa de balançar a neurociência celular, convencionalmente feita por laboratórios individuais que estudam o papel de um número limitado de circuitos cerebrais durante comportamentos simples. O laboratório “virtual” IBL, em vez disso, questionará como o cérebro de um camundongo, em sua totalidade, gera comportamentos complexos em ambientes com constantes mudanças os quais refletem condições naturais.

O projeto utilizará chips que conseguem gravar os sinais elétricos de milhares de neurônios de uma só vez. Ele também usará outras tecnologias emergentes, como os kits de ferramentas de optogenética que controlam neurônios com luz. “É uma nova abordagem que provavelmente produzirá importantes novas ideias sobre o cérebro e o comportamento”, diz Tobias Bonhoeffer, diretor Instituto Max Planck de Neurobiologia em Martinsried, Alemanha, que também é membro do conselho da Welcome Trust.

Projetos de neurociência em grande escala são muito raros. Em 2013, a Comissão Europeia anunciou o Projeto Cérebro Humano, que durará dez anos e custará mais de €1 bilhão; e em 2014, o então presidente dos EUA Barack Obama lançou a iniciativa Brain para desenvolver neurotecnologias, com um financiamento de US$110 milhões naquele ano. O Instituto Allen de Ciência do Cérebro em Seattle, Washington, vem criando mapas abrangentes da anatomia do cérebro e dos circuitos neurais desde 2003. Japão, China, Canadá, e outros países também possuem - ou planejam ter - suas próprias grandes iniciativas de neurociência.

Contudo, nenhum deles opera como o IBL, que será gerido em uma forma similar aos projetos em grande escala de física como o ATLAS e o CMS, no laboratório europeu de física de partículas CERN, que relatou evidências do bóson de Higgs em 2012. As duas colaborações, no Grande Colisor de Hádrons do CERN próximo a Genebra, Suíça, reuniu experimentalistas e teóricos de centenas de laboratórios ao redor do mundo para testar as previsões do modelo padrão de física das partículas.

Como as grandes equipes do CERN, o IBL criou uma hierarquia plana e um processo colaborativo de tomada de decisões com reuniões via web quase diárias. Em vez de agir apenas quando atingem um consenso, os grupos tomarão decisões com o simples consentimento. “Ninguém poderá impedir que um experimento proposto seja realizado sem uma proposta bastante convincente de por que ele seria um desastre”, diz Alexandre Puget, membro do IBL e teórico da Universidade de Genebra na Suíça.

Segundo Andreas Herz, neurocientista teórico Universidade Ludwig Maximilian em Munique, Alemanha, até agora “a neurociência esteve presa em uma fase exploratória”. O IBL terá como objetivo gerar e testar teorias unificadoras sobre como o cérebro codifica e computa a informação - buscando encontrar o equivalente ao modelo padrão dos físicos.

Porém, o IBL é bastante único entre os grandes projetos de neurociência que juntam teoria e prática, observa Katrin Amunts, neuroanatomista do Centro de Pesquisa Jülich na Alemanha. Amunts também preside conselho científico do Projeto Europeu do Cérebro Humano, uma iniciativa com uma abordagem mais convencional de colaboração na sua própria tentativa de entender como o cérebro funciona. “O futuro mostrará qual é o melhor”, ela diz.

Os principais pesquisadores do IBL, que vão desde especialistas em análise de dados a neurocientistas experimentais e teóricos, dedicarão cerca de 20% do seu tempo para o projeto. Durante os primeiros dois anos, o IBL construirá ferramentas de informática para compartilhamento automático de dados e estabelecerá uma protocolo experimental confiável para uma tarefa básica de busca de alimentos para camundongos. Os membros precisarão registrar meus experimentos antes de começá-los e os resultados ficarão instantaneamente disponíveis para toda a colaboração ver.

“É um grande desafio - e essa não é a forma como o campo trabalha no momento”, diz Anne Churchland, membro do IBL no Laboratório Cold Spring Harbor em Nova York.

Na neurociência experimental, a menor mudança de parâmetro como alterar os resultados de um experimento. O protocola padrão do IBL tenta abordar todas as possíveis fontes de variabilidade, desde as dietas dos camundongos até o tempo e a quantidade à qual são expostos cada dia e o tipo de cama em que dormem. Cada experimento será replicado em ao menos um laboratório em separado, utilizando protocolos idênticos, antes de seus resultados e dados virem a público.

“Esse tipo de abordagem ajudará a resolver a crise da reprodutibilidade”, diz Christof Koch, presidente do Instituto Allen de Ciência do Cérebro.

Expandir o IBL além da sua fase piloto exigirá muito mais de US$13 milhões, reconhece Pouget. Após o protocolo de busca por alimento ter sido estabelecido, a segunda fase do projeto testará teorias específicas relacionadas a como o cérebro integra informações diversas para fazer decisões momento a momento. Ele também espera inscrever muito mais laboratórios e ampliar o conjunto de comportamentos estudados.

Para Herz, teórico parte de uma influente rede de neurociência computacional, já era tempo da neurociência adotar tal rigor. “Daqui a cem anos”, ele diz, “as pessoas olharão para trás e se perguntarão por que, até agora, não era possível fazer uma abordagem mais baseada na física para projetar experimentos e consolidar ou refutar teorias.”

Alison Abbott, Nature

Este artigo é reproduzido com permissão e foi originalmente publicado em 19 de setembro de 2017.
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