A consciência tem sido descrita há muito tempo como um dos quebra-cabeças mais complexos da ciência. Os pesquisadores ainda não entendem completamente como o tecido cerebral físico gera 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 esta tecnologia já exista há vários anos, ainda não se tornou uma ferramenta padrão na investigação em neurociências. 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 maneiras que você não conseguia fazer antes”, diz Daniel Freeman, pesquisador do MIT e coautor do artigo. “Esta é uma ferramenta que é útil não só para a medicina ou mesmo para a ciência básica, mas também pode ajudar a resolver o difícil problema da consciência. Pode investigar onde estão no cérebro os circuitos neurais que criam a sensação de dor, a sensação de visão, ou mesmo algo tão complexo como o pensamento humano.”
Ao contrário de outros métodos de estimulação cerebral, o ultrassom focalizado transcraniano não requer intervenção cirúrgica. Pode atingir áreas mais profundas do cérebro com maior precisão do que métodos como estimulação magnética ou elétrica transcraniana.
“Existem muito poucas maneiras confiáveis de manipular a atividade cerebral que sejam seguras, mas que também funcionem”, diz Mathias Michel, filósofo do MIT que estuda a consciência e é coautor do artigo.
O estudo, intitulado Ultrassom Focado Transcraniano para Identificar o Substrato Neural da Percepção Consciente, foi publicado na Neuroscience and Biobehavioral Reviews. Além de Freeman e Michel, os autores incluem Brian Odegaard, professor associado de psicologia na Universidade da Flórida, e Seung-Shik Yoo, professor associado de radiologia no Brigham and Women’s Hospital e na Harvard Medical School.
Por que estudar o cérebro é tão difícil
Compreender o cérebro humano é particularmente difícil porque os investigadores geralmente não podem fazer experiências invasivas em pessoas saudáveis. Fora da neurocirurgia, os cientistas têm oportunidades limitadas de estudar as estruturas profundas do cérebro. Ferramentas de imagem, como ressonância magnética e várias formas de ultrassom, podem mostrar a anatomia, enquanto um eletroencefalograma (EEG) registra sinais elétricos no cérebro. No entanto, estes métodos observam 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 é possível regular a atividade nas profundezas do cérebro, a centímetros do couro cabeludo, através do exame de estruturas subcorticais com alta resolução espacial”, diz Freeman. “Existem muitos circuitos emocionais interessantes nas profundezas do cérebro, mas até agora não foi possível manipulá-los fora da sala de cirurgia”.
Testando causa e efeito na consciência
Um dos benefícios mais importantes desta tecnologia é a sua capacidade de ajudar a revelar relações de causa e efeito no cérebro. Muitas pesquisas atuais sobre a consciência baseiam-se na observação da atividade cerebral à medida que as pessoas processam sinais visuais ou realizam tarefas que envolvem a consciência. Embora estes estudos mostrem uma correlação, nem sempre mostram se o sinal cerebral cria a 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 importantes 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 esta tecnologia pode ser usada para testar duas amplas teorias da consciência. Uma visão, conhecida como abordagem cognitivista, sustenta que a experiência consciente depende de processos mentais de nível superior, como raciocínio, reflexão e integração de informações no cérebro. Esta perspectiva muitas vezes enfatiza o papel do córtex frontal.
Uma visão alternativa, às vezes chamada de abordagem não-cognitivista, sugere que a consciência não requer uma maquinaria cognitiva complexa. Em vez disso, certos padrões de atividade cerebral podem causar diretamente certas experiências. Desta perspectiva, a consciência pode surgir em áreas mais localizadas do cérebro, incluindo áreas no córtex posterior ou em estruturas subcorticais mais profundas.
Os pesquisadores propõem o uso do ultrassom focado para estudar questões como o papel do córtex pré-frontal na percepção, se a consciência depende da atividade cerebral local ou de redes em grande escala, como áreas cerebrais separadas integram informações em uma única experiência e qual o papel que as estruturas subcorticais desempenham na consciência.
O que a dor e a visão podem revelar
Experimentos utilizando estímulos visuais podem ajudar a determinar quais regiões do cérebro são necessárias para a percepção consciente. Abordagens semelhantes também podem ser aplicadas à dor, outro componente fundamental da experiência consciente. Por exemplo, as pessoas muitas vezes retiram a mão de uma superfície quente antes de sentirem conscientemente a dor. Isto levanta questões sobre onde e como a sensação de dor realmente ocorre.
“É uma questão científica fundamental como a dor ocorre no cérebro”, diz Freeman. “E é incrível que exista tanta incerteza… A dor pode vir de áreas corticais do cérebro ou de estruturas cerebrais mais profundas. Estou interessado nos tratamentos, mas também me pergunto se as estruturas subcorticais podem desempenhar um papel maior do que se pensava. Talvez a manifestação física da dor seja subcortical. Esta é uma hipótese. Mas agora temos uma ferramenta para estudá-la.”
Experimentos e interesse crescente no MIT
Freeman e Michel não fornecem apenas ideias para pesquisas futuras. Eles estão planejando ativamente experimentos que começarão com a estimulação do córtex visual e depois passarão para regiões superiores do córtex frontal. Embora ferramentas como o EEG possam mostrar quando os neurónios estão a responder a estímulos visuais, estes novos estudos visam estabelecer uma ligação mais precisa entre a atividade cerebral e o que uma pessoa está realmente a experienciar.
“Uma coisa é saber quando esses neurônios responderam eletricamente. Outra coisa é saber quando a pessoa viu a luz”, diz Freeman.
Michelle também está ajudando a construir uma comunidade de pesquisa mais ampla em torno da consciência no MIT. Junto com Earl Miller, professor Pickover de Neurociência no Departamento de Cérebro e Ciências Cognitivas do MIT, ele foi cofundador do MIT Mindfulness Club. O grupo reúne cientistas de diversas disciplinas e realiza eventos mensais dedicados aos avanços na pesquisa da consciência.
O MIT Consciousness Club recebe apoio parcial do MITHIC, o MIT Human Insight Collaborative, uma iniciativa apoiada pela Escola de Humanidades, Artes e Ciências Sociais.
Para Michel, o ultrassom focalizado transcraniano representa uma direção promissora na área.
“É uma ferramenta nova, então realmente não sabemos até que ponto vai funcionar”, diz ele. “Mas sinto que há baixo risco e alta recompensa. Por que você não segue esse caminho?”
A pesquisa descrita no artigo foi apoiada pelo Departamento da Força Aérea dos EUA.
