Google ajuda a mapear cérebro humano e descobre possível novo neurônio

Junto com a Universidade de Harvard, o Google ajudou a criar um mapa das conexões do cérebro humano, mostrando 130 milhões de sinapses renderizadas em três dimensões.

O mapeamento, disponível gratuitamente online, revela detalhes impressionantes, como padrões de conexões entre neurônios e talvez até um novo tipo de neurônio.

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A pesquisa, liderada por Jeff Lichtman da Universidade de Harvard, começou quando a equipe obteve um pequeno pedaço de cérebro de uma mulher de 45 anos com epilepsia resistente a medicamentos. Ela havia passado por uma cirurgia para remover o hipocampo esquerdo, fonte dos ataques, e alguns tecidos cerebrais saudáveis que cobriam a área.

Com a amostra, a equipe de Harvard usou conservantes, metais pesados e resina para que cada membrana externa das células fosse visível ao microscópio e que o material ficasse endurecido. Depois, eles cortaram a amostra em fatias de cerca de 30 nanômetros de espessura (o equivalente a um milésimo de largura do cabelo humano) e tiraram fotos de cada fatia.

É aí que o Google se juntou a equipe, pegando as fatias para formar algo tridimensional através do aprendizado de máquina, que reconstruiu os axônios que ligam os neurônios e diferenciou os tipos de células.

Ao todo, o conjunto de dados do mapa mede 1,4 petabytes, cerca de 700 vezes a capacidade de um computador moderno. Ele é tão gigantesco que os pesquisadores ainda não estudaram tudo em detalhes, de acordo com Viren Jain, do Google Research.

"É a primeira vez que vimos a estrutura real de um pedaço tão grande do cérebro humano", disse Catherine Dulac da Universidade de Harvard, que não esteve envolvida no trabalho. “Há algo um pouco emocionante nisso.”

Descobertas do Google sobre o cérebro humano

Para Dulac, o conjunto de dados é “um tesouro para os próximos anos”. A equipe da empresa de Sundar Pichai já fez novas descobertas sobre como nosso cérebro é conectado: por exemplo, havia uma grande discrepância no número de conexões entre os neurônios.

O que eles descobriram foi que, normalmente, o axônio de um neurônio formava de uma até quatro sinapses (sendo apenas uma mais comum) quando passava perto de outro neurônio. Porém, também havia axônios que formaram até 20 sinapses em um único neurônio, o que significa que o próprio axônio poderia ser capaz de acionar o neurônio para disparar.

Não está claro o porquê, mas Lichtman especula que as conexões multi-sinapses fundamentam os comportamentos aprendidos. “Há muitas coisas que seu cérebro faz por cognição, pensando, confundindo e tomando uma decisão, e há muitas coisas que você faz automaticamente que não poderiam ter vindo geneticamente”, disse ele, usando o exemplo de frear ao ver um sinal vermelho.

A teoria é que as conexões multi-sinapses, que podem ser acionadas pelo axônio, permitem que uma mensagem passe rapidamente. A equipe também encontrou pares misteriosos de neurônios nas profundezas do córtex que não haviam sido observados antes.

“As duas células apontavam exatamente na direção oposta no mesmo eixo”, disse Lichtman, que não sabe explicar o motivo.

Ainda de acordo com o pesquisador, seria necessário um conjunto de dados 1000 vezes maior, um zetabyte, para mapear o cérebro humano inteiro. Ele afirma que é “comparável à quantidade de conteúdo digital gerado em um ano pelo planeta Terra”.

Porém, todo esse trabalho pode nem valer a pena. Existe a chance de descobrirmos que grande parte da codificação de informações do cérebro é feito por meio da experiência e, portanto, cada um é diferente. "Sem entender como a informação é armazenada, os dados seriam sem sentido", disse Lichtman.

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