A consciência tem sido descrita há muito tempo como um dos quebra-cabeças mais difíceis da ciência. Os pesquisadores ainda não entendem completamente como o tecido cerebral físico dá origem a pensamentos, emoções e experiências subjetivas. Uma tecnologia relativamente nova, conhecida como ultrassom focalizado transcraniano, pode oferecer uma maneira poderosa de investigar esse mistério de forma mais direta.
Embora a tecnologia já exista há vários anos, ainda não se tornou uma ferramenta padrão na pesquisa em neurociência. Agora, dois pesquisadores do MIT estão preparando novos experimentos usando a técnica e publicaram um artigo que serve como um guia detalhado, ou “roteiro”, para aplicá-la ao estudo da consciência.
“O ultrassom focalizado transcraniano permitirá estimular diferentes partes do cérebro em indivíduos saudáveis de uma forma que não era possível fazer antes”, disse Daniel Freeman, pesquisador do MIT e coautor do artigo. “É uma ferramenta que não é útil apenas para a medicina ou mesmo para a ciência básica, mas pode ajudar a resolver problemas difíceis de consciência. Pode examinar onde no cérebro existem circuitos neurais que produzem algo tão complexo como a sensação de dor, visão, ou mesmo o pensamento humano.
Ao contrário de outros métodos de estimulação cerebral, o ultrassom focalizado transcraniano não requer cirurgia. Pode atingir áreas mais profundas do cérebro com maior precisão do que técnicas como estimulação magnética ou elétrica transcraniana.
“Existem muito poucas maneiras confiáveis de manipular a atividade cerebral que sejam seguras, mas que também funcionem”, disse Matthias Michel, filósofo do MIT que estuda a consciência e co-autor do artigo.
O estudo, intitulado “Ultrassom Focado Transcraniano para Identificar os Substratos Neurais da Percepção Consciente”, aparece na revista Neuroscience and Biobehavioral Reviews. Além de Freeman e Michel, os autores incluem Brian Odegaard, professor assistente de psicologia na Universidade da Flórida, e Seung-Shik Yu, professor associado de radiologia no Brigham and Women’s Hospital e na Harvard Medical School.
Por que estudar o cérebro é tão desafiador
Compreender o cérebro humano é particularmente difícil porque os investigadores normalmente não conseguem realizar testes em pessoas saudáveis de forma invasiva. Fora da neurocirurgia, os cientistas têm opções limitadas para explorar as estruturas mais profundas do cérebro. Ferramentas de imagem como ressonância magnética e vários tipos de ultrassom podem mostrar a anatomia, enquanto o eletroencefalograma (EEG) registra sinais elétricos em todo o cérebro. No entanto, estes métodos monitorizam principalmente a actividade, em vez de a influenciarem directamente.
O ultrassom focalizado transcraniano funciona de maneira diferente. Ele envia ondas sonoras através do crânio e as concentra em um alvo preciso, às vezes com apenas alguns milímetros de largura. Isto permite aos investigadores estimular áreas específicas do cérebro e observar os efeitos, tornando-o uma ferramenta promissora para experiências cuidadosamente controladas.
“Esta é realmente a primeira vez na história que alguém pode modular a atividade nas profundezas do cérebro, centímetros abaixo do couro cabeludo, examinando estruturas subcorticais com alta resolução espacial”, disse Freeman. “Existem muitos circuitos emocionais interessantes nas profundezas do cérebro, mas até agora não foi possível manipulá-los fora da sala de cirurgia”.
Examinando causa e efeito na consciência
Um dos benefícios mais importantes desta tecnologia é a sua capacidade de ajudar o cérebro a identificar relações de causa e efeito. Muitas pesquisas atuais sobre a consciência baseiam-se na observação da atividade cerebral enquanto as pessoas processam estímulos visuais ou realizam tarefas associadas à consciência. Embora estes estudos revelem correlações, nem sempre mostram que um sinal cerebral cria uma experiência consciente ou simplesmente a segue.
Ao alterar ativamente a atividade cerebral, o ultrassom focalizado transcraniano pode ajudar os pesquisadores a determinar quais processos neurais são essenciais para a consciência e quais são efeitos secundários.
“O ultrassom focalizado transcraniano nos dá uma solução para esse problema”, diz Michel.
Idéias concorrentes sobre como a consciência funciona
No seu artigo, os investigadores descrevem como a tecnologia pode ser usada para testar duas amplas teorias da consciência. Uma perspectiva, conhecida como abordagem cognitivista, argumenta que a experiência consciente depende de processos mentais de nível superior, como raciocínio, reflexão e integração de informações em todo o cérebro. Esta perspectiva muitas vezes enfatiza o papel do córtex frontal.
A visão alternativa, às vezes chamada de abordagem não-cognitivista, sugere que a consciência não requer maquinaria cognitiva complexa. Em vez disso, padrões específicos de atividade cerebral podem produzir diretamente experiências específicas. Desta perspectiva, a consciência pode surgir em regiões cerebrais mais localizadas, incluindo a parte posterior do córtex ou estruturas subcorticais profundas.
Os pesquisadores propõem o uso do ultrassom focado para explorar questões como o papel do córtex pré-frontal na cognição, se a consciência depende da atividade cerebral local ou de redes em grande escala, como as regiões cerebrais individuais integram informações em uma única experiência e qual o papel que as estruturas subcorticais desempenham na consciência.
O que pode expressar dor e visão
Experimentos que utilizam estimulação visual podem ajudar a identificar quais regiões do cérebro são necessárias para a percepção consciente. Métodos semelhantes podem ser aplicados à dor, outro componente fundamental da experiência consciente. Por exemplo, as pessoas muitas vezes removem as mãos de uma superfície quente antes de sentirem dor conscientemente. Isto levanta questões sobre onde e como a sensação de dor realmente surge.
“É uma questão científica básica, como a dor é gerada no cérebro”, disse Freeman. “E é incrível que haja tanta incerteza… A dor pode ter origem em áreas corticais, ou pode ser de estruturas mais profundas no cérebro. Estou interessado em terapia, mas também estou curioso para saber se as estruturas subcorticais podem desempenhar um papel maior do que a apreciação. Pode ser que a manifestação física da dor seja subcortical. Mas é uma hipótese que agora temos uma ferramenta para testar.”
Experimentos e interesse crescente no MIT
Freeman e Michel não estão apenas delineando ideias para pesquisas futuras. Eles estão planejando ativamente experimentos que começarão com a estimulação do córtex visual e depois passarão para regiões de nível superior do córtex frontal. Embora ferramentas como o EEG possam mostrar quando os neurônios respondem a estímulos visuais, esta nova pesquisa visa estabelecer uma ligação mais clara entre a atividade cerebral e o que uma pessoa realmente sente.
“Uma coisa é saber se esses neurônios respondem eletricamente. Outra coisa é saber se uma pessoa vê luz”, disse Freeman.
Michelle está ajudando a construir uma comunidade de pesquisa maior em torno da consciência no MIT. Junto com Earl Miller, Professor Picoa de Neurociência no Departamento de Cérebro e Ciências Cognitivas do MIT, ele foi cofundador do MIT Consciousness Club. O grupo reúne acadêmicos de diversas disciplinas e organiza eventos mensais focados nos avanços na pesquisa da consciência.
O MIT Consciousness Club recebe apoio parcial do MITHIC, uma iniciativa apoiada pela MIT Human Insight Collaborative, School of Humanities, Arts, and Social Sciences.
Para Michael, o ultrassom focalizado transcraniano aponta para uma direção promissora para a área.
“Esta é uma ferramenta nova, por isso não sabemos realmente se funcionará bem”, diz ele. “Mas acho que o risco é baixo e a recompensa alta. Por que você não segue esse caminho?”
A pesquisa descrita no artigo foi apoiada pelo Departamento da Força Aérea dos EUA.
