Modelos ajudam a entender processamento de informações no cérebro

No Instituto de Física de São Carlos (IFSC), uma pesquisa procura entender o processamento de informações no cérebro humano em vários sistemas. Os trabalhos são realizados em modelos animais, como siris, moscas e tuviras, uma espécie de peixes elétricos. A coordenação dos estudos está a cargo do professor Reynaldo Daniel Pinto, do Grupo de Física Computacional e Instrumentação Aplicada do IFSC.

As tuviras têm um órgão elétrico que produz pulsos dentro de água, com um sinal de dois volts de amplitude, similar a duas pilhas em série. “Esse pulso é, parecido com um sinal de neurônio. O campo elétrico gerado sai de seu órgão elétrico, passa pela água, interage com os objetos ao redor e volta em direção à cabeça”, explica o pesquisador. No final desse processo, ela terá criado uma imagem elétrica que será decodificada por sua própria cabeça, por intermédio dos sensores que possui.

Além de enxergar por meio desse processo — já que ela cria uma “imagem” elétrica em sua cabeça —, a tuvira é capaz de saber o tipo de material que um objeto é feito (plástico, ferro, metal, etc.), identificar o sexo e interagir com outras tuviras, entre outras coisas. Dessa forma, ela pode, inclusive, detectar a qualidade da água do ambiente no qual vive. Tem-se, assim, um sensor biológico.

“A ideia é aprender como as tuviras conversam. Pode-se colocar um robô na água para ‘traduzir’ o que elas estão dizendo e ter acesso a informações como contaminação da água por vazamento de petróleo, por exemplo, podendo-se evitar uma grande catástrofe”, exemplifica o professor do IFSC.

Linguagem
O professor afirma que os estudos estão bem desenvolvidos e artigos estão prestes a ser publicados. No laboratório do docente vários alunos de pós-graduação dedicam-se aos estudos. “Colocamos elétrodos em volta de um aquário, que abriga uma tuvira, e ligamos esses elétrodos no computador. Já podemos, portanto, captar os sinais da tuvira e começar a ‘traduzir’ sua linguagem”, conta.

Tendo como objetivo final a compreensão sobre o funcionamento do cérebro humano, Daniel, desde seu pós-doutorado na Universidade de San Diego (EUA), tem interesse no assunto: “O cérebro de mamíferos é muito complicado”, ressalta o professor. “É mais fácil estudar, portanto, circuitos menores, ou seja, com menos neurônios para, a partir do estudo de bichos diferentes, chegar até um neurônio comum com outros animais, nesse caso o ser humano”.

Em sua linha de pesquisa, que tem como base o estudo de organismos com quantidade menor de neurônios, o professor utiliza-se da premissa de descobrir como um neurônio se comunica com o outro, informação que, se descoberta nos siris, por exemplo, podem levar ao conhecimento da mesma informação dos neurônios humanos. “Os siris existem há muitos mais anos do que nós e evoluíram bastante. Muitas vezes, a natureza escolhe resoluções similares para iguais problemas, ou seja, o sistema nervoso evoluiu de maneiras diferentes nos organismos, mas as soluções para certos problemas são muito semelhantes”.

O objetivo final da pesquisa é entender o processamento de informações que se dão no cérebro: “Procuramos interagir o sistema nervoso vivo desses organismos com o computador e tentar decifrá-los. Embora seja um organismo simples, a comunicação, em si, já é algo complexo e de difícil entendimento”, diz o pesquisador. “Se conseguirmos fazer essa interação entre sistema nervoso e computador, poderemos, um dia, substituir circuitos biológicos por eletrônicos, caso, por exemplo, o primeiro esteja danificado”.