O caminho para a compreensão do cérebro : Henry Markram em TEDxCHUV

Eu gostaria de falar sobre o Projeto Cérebro Humano, que é basicamente um CERN para pesquisa do cérebro, para acelerar nossa compreensão sobre o cérebro humano. Vocês testemunharam, acho, um ótimo exemplo da paixão, por parte de Gregório, de esperança e progresso da compreensão do cérebro humano, em várias formas. Mas o problema é, se a gente procurar um neurocientista hoje e perguntarmos: "Quando nós vamos entender o cérebro?" Ele vai recuar e dizer: "Não, não, não. Isso vai levar muito tempo. Isso vai levar eras." A questão que temos de perguntar é se podemos esperar por isso. Podemos esperar pela compreensão do cérebro humano? Pois isso já está afetando 127 milhões de pessoas na Europa. Isso já custa um trilhão de dólares, só na Europa. As companhias farmacêuticas estão desistindo. Elas dizem que, depois de gastar bilhões de euros por décadas, decifrar o cérebro não vai resolver o problema. Elas não conseguem achar tratamentos melhores. Novartis, Roche, outras... elas estão fechando suas linhas de neurociências. Então devemos perguntar a nós mesmos: "Por que não podemos entender o cérebro? Por que é tão difícil entender o cérebro?" Então se procurarmos esses neurocientistas que dizem: "Não, isso vai levar muito tempo", e perguntarmos: "Por que não podemos entender o cérebro?" O que eles vão dizer é -- eles vão dizer que é porque o cérebro é muito complicado. Eles vão dizer que é porque não sabemos o suficiente. Eles vão dizer: "Há muitos buracos na pesquisa. Nós não podemos entender o cérebro. Há muitos buracos na pesquisa. Não sabemos o suficiente. É muito complicado. Nós vamos levar muito tempo para entender o cérebro." O problema é que se analisarmos como fazemos as neurociências hoje, há cerca de 100 mil neurocientistas no mundo. Eles acordam de manhã, alguns de nós têm uma ótima ideia, e competimos por essas ideias. A melhor ideia recebe um monte de dinheiro, e eles vão adiante fazer sua pesquisa, e somam um pequeno pedaço de conhecimento, um pequeno pedaço de informação sobre o cérebro. E dessa forma, nós geramos 5 milhões de estudos diretamente relacionados com o cérebro. Então, basicamente, eles dizem que quando os neurocientistas acordam, estamos gerando todo esse conhecimento. Há cerca de 5 milhões de artigos. Há cerca de 30 milhões de artigos que estão indiretamente relacionados com a compreensão do cérebro. Eles vêm das ciências da vida. Então a questão é: "Quantos artigos a mais precisamos fazer? Quanto mais estudos? 10 mil artigos? 100 mil artigos? Mais 1 milhão de artigos? Vamos resolver o problema?" Nós precisamos pensar: "Qual é o problema real?" E realmente, o problema real é que todo esse conhecimento está fragmentado. Está completamente fragmentado. A maioria de nós sequer entende o outro nas neurociências. Então o que temos de fazer é óbvio. Até mesmo vocês sabem qual é a solução, que é, é preciso juntar todos esses dados. Mas para juntar todos os dados, vamos precisar da ajuda da maioria das disciplinas. Vamos precisar da ajuda dos engenheiros, que vocês veem aqui. Eles aprenderam a coletar todos esses dados, dados físicos, de máquinas e a física disso, e são capazes de desenvolver tecnologia, Eles são capazes de construir aviões, carros, todo o tipo de máquina. Vamos precisar da ajuda de matemáticos, físicos, químicos e neuroinformáticos, para que a gente possa olhar para estes dados, dar sentido a estes dados, analisá-los e entender quais são seus padrões e quais são as regras de todas estas informações. Podemos precisar da ajuda da NASA também. Como coordenamos todo este esforço? Podemos precisar da ajuda do CERN, pois o CERN tem experiência. Como vamos pegar milhares de pessoas, cientistas, juntá-los, e colocá-los na mesma mesa, e fazê-los trabalhar juntos em direção a um mesmo objetivo? Então, o que estamos fazendo é tentar começar este processo. E no Projeto Cérebro Azul que começou 7 anos atrás, começamos a montar um laboratório. Um laboratório de protótipos. É um laboratório de supercomputação, e é uma iniciativa de software para tentar sintetizar todos esses dados. Recentemente, também começamos a reunir um grande consórcio de cerca de 256 cientistas ao redor do mundo, para começar a juntar isso e construir sistematicamente nosso caminho para o cérebro humano. Agora, o que tivemos de fazer antes para justificar essa tentativa foi construir um pedaço do cérebro, como prova do conceito. Então o pedaço que escolhemos foi a coluna neocortical. Agora, tivemos de fazer isso num rato, num roedor, pois é onde a maioria dos dados estão. Escolhemos, também, a coluna cortical porque é a parte mais complicada do cérebro. É a mais sofisticada. Então se podemos construir este pedaço do cérebro, podemos construir os outros pedaços também. Então com esta missão em mente, nós começamos. A primeira coisa que precisamos resolver foi, se quisermos construir um pedaço do cérebro, precisamos conhecer todos os tipos de neurônios, Agora, isto é um grande desafio. É muito difícil. Há muitos tipos diferentes de células. Nós chamamos isso de "neuroma". E no início, quando começamos, não tínhamos ideia de como resolver este problema. O que descobrimos subsequentemente foi que há regras muito simples que nos permitem derivar a composição das células. É como descobrir qual é a melhor receita de macarrão ou fazer engenharia-reversa da receita da Coca-Cola. Então isto foi possível, e nós podemos ampliar isto para ver o cérebro todo, a composição de células de todo o cérebro. Tivemos de juntar todos os dados para que nos mostrassem quais eram as moléculas e proteínas que dão vida aos neurônios. Esses eram chamados de canais iônicos, e tivemos de pensar como juntá-los para que pudéssemos construir automaticamente diferentes tipos de neurônions e dar vida a eles. Mas também tivemos de resolver um dos maiores desafios, que é chamado de conectoma. O conectoma é: "Como todas estas células se juntam?" Seu cérebro tem cerca de mil trilhões de sinapses, e cada uma destas sinapses, que são os pontinhos vermelhos que vocês veem aqui, estão posicionadas num local muito preciso. Não sabíamos como resolver este problema ao começarmos, mas ao reunir todos estes pedaços de informação conhecidos pelas diferentes áreas de pesquisa, nós descobrimos regras muito simples que hoje nos permitem, matematicamente, conectar estes neurônios e determinar todas essas sinapses. Nós achamos que podemos usar isto para todo o cérebro, o que significa que seremos capazes de conectar estes neurônios e determinar as posições destes trilhões de sinapses. Tivemos de desenvolver o software que nos permitiria agora tomar estes modelos e colocá-los em supercomputadores e simular as células individuais, e simular como elas se comunicam entre si. É assim que se parece. Vocês viram isto na palestra de Richard Frackowiak. Isto é o que chamamos de "Modelo Unificado de uma Coluna Cortical". Agora, a mágica disto é que isso realmente contém -- é como uma biblioteca. Isso contém 100 anos de conhecimento. Em certo nível de detalhe isso contém 100 anos de conhecimento sobre esse pedaço do cérebro. É uma visão integrada de toda informação fragmentada que estava disponível. Estava disponível aqui mesmo, e nós colocamos tudo junto. Mas o poder disso é que hoje podemos usar esse modelo para fazer literalmente milhares de predições que levariam décadas de pesquisa experimental para fazer. É isso que queremos dizer com acelerar nosso conhecimento do cérebro. Ao colocar estes modelos juntos, nós podemos realmente saltar décadas de pesquisa que nos permitiria ver como o cérebro se organiza como um sistema integrado. Temos de ir do camundongo para o homem porque temos de aprender como carregar conosco toda a informação que aprendemos. Todo o conhecimento que aprendemos dos animais para a compreensão do cérebro humano. Porque, como vocês ouviram antes, o cérebro humano não é um lugar em que podemos acessar qualquer coisa que quisermos. Precisamos aprender os princípios da biologia, e usá-los para reconstruir o cérebro humano. Agora, podemos perguntar já que construímos isto: "Como entendemos o que isso está fazendo?" Bem, uma das coisas que estamos fazendo é conectar isso a um avatar virtual que se comporta num ambiente virtual. E enquanto está se comportando, e começa a aprender e a tomar decisões e a perceber, somos capazes de radiografar todos os níveis de organização. Se nós construíssemos modelos com detalhes moleculares ou genéticos assim como em todas as outras áreas, seríamos capazes de ver todo o espectro do que está acontecendo no cérebro, e delinear e decompor todos os passos que estão envolvidos na cognição. Isto é provavelmente o único método que posso pensar hoje que nos permitiria uma visão de múltiplos níveis sobre como surge um comportamento. Agora, uma vez feito isso, seremos capazes de colocar algumas das grandes perguntas que todos nós gostaríamos de responder. Por exemplo: "Como o cérebro captura todas as leis da física para que possa construir seu pequeno universo?" Se nosso pequeno universo não está correto, então vamos ter de visitar o professor Frackowiak para descobrir o que está errado. Há muitas pessoas que têm doenças porque construíram um mundo errado. Ao sermos capazes de fazer isto,poderemos não apenas ver como este mundo, como este universo se despedaça, mas seremos capazes de identificar onde está despedaçando. Então seremos capazes de usar estes modelos como um sistema de radiografia, ou um sistema de zoom para diagnóstico, para localizar qual o lugar mais provável que estas doenças podem dar errado. Então podemos correr simulações para tentar entender qual é o melhor tratamento. Agora, para que isto tudo aconteça, teremos também de fazer muitas inovações na ciência da computação. Nós precisamos mudar a forma como os supercomputadores trabalham. Nós temos de ttransformá-los em instrumentos interativos, para que possamos literalmente voar pelo cérebro em diferentes níveis e explorar como funciona. Agora, se a excitação de compreender o cérebro e a seriedade das doenças não são suficientes para convencê-los de que temos de entender isso agora, hoje, o mais breve possível, bom, então talvez o dinheiro esteja. Há muito dinheiro nisto, certo? Porque o cérebro é a tecnologia de última ponta. Ele não transmite informação na forma como a tecnologia faz hoje. Ele envia uma dica, e o receptor imagina a resposta. Use ou descubra esse princípio -- celulares, internet, não serão a mesma coisa. Ele não armazena informação da forma como a tecnologia comum faz hoje. Ele provavelmente armazena o o equivalente a petabytes ou exabytes de dados. Descubra isso e a forma como os dados são gerenciados e o mundo será totalmente mudado. Ele não computa da mesma forma que um computador. Ele realmente adivinha criativamente a resposta. Ok? Ele é muito eficiente energeticamente. Vocês ouviram a palestra do Pier, 20 Watts. O supercomputador equivalente iria precisar de 1 Gigawatt. Isso é um bilhão de dólares em eletricidade por ano. Então o computador equivalente iria gastar 1 Gigawatt. Ele é muito confiável. Como vocês ouviram, podemos perder 80% de células numa parte do cérebro e nem perceberíamos isso. Você pode perder metade do cérebro antes que alguém perceba que você tem demência. Muito robusto, muito confiável. Se descobrirmos esses segredos, seremos capazes de construir uma tecnologia que é incrivelmente confiável. Compreender o cérebro vai mudar a tecnologia do século XXI. Então se as doenças não são motivação suficiente, há uma outra motivação. E de fato, isto está logo ali na esquina. A tecnologia para colocar circuitos cerebrais em chips está aí. Há uma corrida, nos Estados Unidos, no Oriente e na Europa, para construir chips de silício que podem receber circuitos cerebrais. E eles estão prontos. Eles foram desenvolvidos nos últimos 15 anos. Eles estão apenas esperando pelas especificações. Eles precisam das especificações dos circuitos que podem ser implantados para que possam se tornar a próxima geração do que chamamos de processadores neuromórficos. Eles vão mudar radicalmente a forma como os computadores funcionam hoje. E vemos que eles vão ser híbridos, de forma que teremos computadores convencionais combinados com computadores neuromórficos. Agora, isso é um consórcio que está sendo montado, e acreditamos que isto vai ser um dos experimentos mais incomparáveis ao reunir um grupo de cientistas multidisciplinarmente. Se tudo correr bem, começaremos em 2013 e o prazo é de 10 anos. Então não estamos por isto, na Suíça. Nós estamos começando. Vocês podem ter ouvido que houve um anúncio. Haverá um novo edifício, o primeiro do mundo, dedicado a reunir todos estes fragmentos de informação. Mas isto será um edifício singular pois não é apenas para pesquisa. É para envolver o público. Esse edifício está focado em garantir que o público, vocês, podem ir nesta aventura conosco porque compreender o cérebro vai fortalecê-los e vai mudar completamente a sociedade. Obrigado. (Aplausos)