Imortalidade digital

Nem todos com um pendor pela extensão da vida gostam da criopreservação. Outros seguiram uma linha diferente de investigação: e se existissem outras maneiras de ter acesso às informações armazenadas em um cérebro? Não trazendo um falecido de volta à vida, mas encontrando um jeito de ler diretamente os dados? Afinal, a detalhada estrutura submicroscópica de nosso cérebro contém todo o nosso conhecimento e nossas lembranças – então, por que este “livro” não pode ser decifrado?

Vamos dar uma olhada no que é necessário para fazer isso. Para começar, precisamos de computadores extraordinariamente potentes para armazenar os dados detalhados de um só cérebro. Felizmente, nossa capacidade computacional, que cresce exponencialmente, sugere fortes possibilidades. Nos últimos vinte anos, a capacidade de computação aumentou mais de mil vezes. O poder de processamento dos chips de computador tem aproximadamente dobrado a cada 18 meses e esta tendência continua. As tecnologias da era moderna nos permitem armazenar quantidades inimagináveis de dados e fazer simulações gigantescas.

Em vista de nosso potencial de computação, é provável que um dia possamos transferir uma cópia funcional do cérebro humano para um substrato de computador. Em tese, não há nada que exclua esta possibilidade. Porém, o desafio precisa ser avaliado de forma realista.

O cérebro típico tem cerca de 86 bilhões de neurônios, cada um deles fazendo cerca de 10 mil conexões. Eles se conectam de uma forma muito específica, única em cada pessoa. Suas experiências, suas lembranças, todas as coisas que fazem você ser quem é são representadas pelo padrão singular do quatrilhão de conexões entre as células de seu cérebro. Este padrão, grande demais para ser compreendido, é resumido como seu “conectoma”. Em um empreendimento ambicioso, o doutor Sebastian Seung, de Princeton, trabalha com sua equipe para desencavar os pormenores de um conectoma.

Com tal sistema microscópico e complexo, é tremendamente complicado mapear a rede de conectividade. Seung usa microscopia eletrônica serial, que envolve fazer uma série de cortes muito finos do tecido encefálico, usando uma lâmina extremamente precisa (no momento, são utilizados cérebros de camundongo, não de humanos). Cada corte é subdividido em áreas minúsculas e cada uma delas é varrida por um microscópio eletrônico extraordinariamente potente. O resultado de cada varredura é uma imagem conhecida como micrografia eletrônica, que representa um segmento do cérebro ampliado 100 mil vezes. A esta resolução, é possível distinguir as delicadas características do cérebro.

Depois que estes cortes são armazenados no computador, começa o trabalho mais difícil. A partir de uma fatia muito fina de cada vez, são traçados os limites da célula – tradicionalmente à mão, mas cada vez mais por algoritmos de computador. Em seguida, as imagens são empilhadas e é feita uma tentativa de relacionar toda a extensão de células individuais pelas fatias, para que sejam reveladas em sua riqueza tridimensional. Desta forma aflitiva, surge um modelo, revelando o que está conectado com o quê.

O denso espaguete de conexões tem apenas alguns bilionésimos de metro transversalmente, mais ou menos o tamanho da cabeça de um alfinete. Não é difícil entender por que reconstruir o quadro completo de todas as conexões em um cérebro humano é uma tarefa tão assustadora e que não temos esperança real de realizar tão cedo. A quantidade de dados exigida é gigantesca: armazenar a arquitetura em alta resolução de um único cérebro humano exigiria um zetabyte de capacidade. Este é o tamanho de todo o conteúdo digital do planeta neste momento.

Avançando ainda mais no futuro, vamos imaginar que podemos obter um escaneamento do seu conectoma. As informações seriam suficientes para representar você? Esse instantâneo de todo o circuito de seu cérebro poderia realmente ter consciência – a sua consciência? Provavelmente não. Afinal, o diagrama de circuito (que nos mostra o que está conectado com o quê) é apenas metade da magia do funcionamento de um cérebro. A outra metade é toda a atividade elétrica e química que acontece além dessas conexões. A alquimia de pensar, sentir e de ter consciência surge de quadrilhões de interações entre células cerebrais a cada segundo: a liberação de substâncias químicas, as mudanças no formato das proteínas, as ondas de atividade elétrica que viajam pelos axônios dos neurônios.

O RITMO DA MUDANÇA TECNOLÓGICA

Em 1965, Gordon Moore, cofundador da gigante da computação Intel,

fez uma previsão sobre a taxa de progresso na capacidade da

computação. “A Lei de Moore” prevê que, à medida que os transistores

se tornarem menores e mais precisos, o número que pode caber em

um chip de computador duplicará a cada dois anos, aumentando

exponencialmente com o tempo a capacidade de computação. A

previsão de Moore tem se provado verdadeira pelas décadas que

passaram e se tornou sinônimo do ritmo exponencialmente acelerado

das mudanças tecnológicas. A Lei de Moore é usada pelo setor de

computação para orientar o planejamento de longo prazo e estabelecer

metas para o progresso tecnológico. Como a lei prevê que o progresso

tecnológico aumentará exponencialmente e não de forma linear, alguns

pressupõem que haverá, à taxa atual, o equivalente a vinte mil anos de

progresso nos próximos cem anos. Neste ritmo, podemos esperar

avanços radicais na tecnologia com que contamos.

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Pense na enormidade do conectoma, depois a multiplique pelo vasto número de coisas que acontecem a cada segundo em cada uma destas conexões e você terá uma ideia da magnitude do problema. Infelizmente para nós, sistemas dessa magnitude não podem ser compreendidos pelo cérebro humano. Felizmente, nossa capacidade de computação caminha na direção certa para um dia nos abrir uma possibilidade: uma simulação do sistema. O próximo desafio não é apenas ler o sistema, mas fazê-lo rodar.

É exatamente uma simulação dessas que uma equipe de pesquisadores da École Polythecnique Fédérale de Lausanne (EPFL), na Suíça, está tentando realizar. O objetivo deles é ter pronta em 2023 uma infraestrutura de software e hardware capaz de executar uma simulação de todo o cérebro humano. O Projeto Cérebro Humano é uma missão ambiciosa de pesquisa que coleta dados laboratoriais de neurociência em todo o planeta, incluindo dados sobre células individuais (seu conteúdo e estrutura) e dados de conectomas e informações sobre padrões de atividade em larga escala em grupos de neurônios. Aos poucos, um experimento de cada vez, cada nova descoberta no planeta fornece uma peça minúscula de um quebra-cabeça titânico. O objetivo do Projeto Cérebro Humano é realizar uma simulação de cérebro que use neurônios detalhados, de estrutura e comportamento realistas. Mesmo com esse objetivo ambicioso e mais de um bilhão de euros de financiamento da União Europeia, o cérebro humano ainda está inteiramente fora de nosso alcance. A meta atual é construir uma simulação do cérebro de um rato.

MICROSCOPIA ELETRÔNICA SERIAL E O

CONECTOMA

Os sinais do ambiente são traduzidos em sinais eletroquímicos

transportados pelas células cerebrais. Este é o primeiro passo pelo qual

o cérebro obtém informações do mundo fora do corpo.

Traçar o denso emaranhado de bilhões de neurônios interconectados

exige tecnologia especializada, bem como a lâmina mais afiada do

mundo. Uma técnica chamada “microscopia eletrônica de varredura

serial block-face” gera modelos em 3D de alta resolução de vias neurais

completas a partir de cortes minúsculos do tecido encefálico. É a

primeira técnica a produzir imagens em 3D do cérebro na resolução da

nanoescala (um bilionésimo de metro).

Como um fatiador de frios, uma lâmina de diamante de alta precisão

instalada dentro de um microscópio de varredura corta camada após

camada de um bloco mínimo de cérebro, produzindo uma tira de filme

em que cada quadro é uma fatia ultrafina. Cada corte é escaneado por

um microscópio eletrônico. As varreduras são então depositadas

digitalmente uma por cima da outra, criando um modelo 3D de alta

resolução do bloco original.

Rastreando as características fatia a fatia, surge um modelo do

emaranhado de neurônios que se entrecruzam e se entrelaçam. Como

um neurônio médio pode ter entre 4 a 100 bilionésimos de metro de

extensão e 10 mil ramificações diferentes, trata-se de uma tarefa

formidável. O desafio de mapear um conectoma humano inteiro deve

levar várias décadas.

Estamos apenas no início de nosso empreendimento de mapear e simular um cérebro humano inteiro, mas não há motivo teórico para que não cheguemos lá. A questão fundamental é: uma simulação funcional do cérebro seria consciente? Se as informações fossem capturadas e simuladas corretamente, teríamos diante de nós um ser senciente? Ele pensaria e teria consciência de si?