Cérebros e Computadores, uma Comparação Pobre

Por que comparar seu cérebro com um computador pode ser mais impreciso do que você imagina.

É uma metáfora muito comum comparar cérebros a computadores, embora essa comparação seja insuficiente para ilustrar a complexidade de nossos cérebros. Eric Chudler coloca isso muito claramente aqui, em sua seção Neuroscience for Kids – porque, por que tornar isso mais difícil do que deveria ser?

Por exemplo, tanto cérebros quanto computadores podem ser danificados, mas há uma diferença substancial entre consertar um ou outro. Consertar um computador é apenas uma questão de substituir o que está quebrado. Infelizmente, não podemos substituir partes quebradas no cérebro.

Próximo nível

No entanto, cientistas da UC Berkeley e da Universidade Northwestern, em Chicago, levaram a metáfora do cérebro como computadores para o próximo nível em seu artigo. Um neurocientista poderia entender um microprocessador? Sua intenção era confrontar a possibilidade de que as técnicas atuais de neurociência podem não ser as melhores para decifrar o funcionamento do cérebro. Para fazer isso, eles analisaram um microprocessador como se fosse um cérebro. Eles coletaram dados usando ferramentas padrão de neurociência para ver se podiam inferir a maneira como a máquina processa as informações, assim como os neurocientistas analisam grandes conjuntos de dados para desvendar mecanismos cerebrais.

Eles usaram três videogames, bem conhecidos de todas as crianças dos anos 80: Donkey Kong, Space Invaders e Pitfall. Para o equivalente biológico, o microprocessador seria o mouse, e cada um dos três videogames seria um padrão comportamental diferente. Embora reconheçam as limitações de comparar um microprocessador ao cérebro de um organismo vivo, os autores argumentam que existem semelhanças suficientes para justificar o estudo: tanto um cérebro quanto um microprocessador consistem em interconexões de unidades menores que podem ser diferenciadas e estudadas individualmente. Eles comparam a estrutura do microprocessador com a do cérebro, onde encontramos circuitos, subdivididos em microcircuitos, compostos por neurônios que fazem conexões através de suas sinapses. É claro que o microprocessador é mais simples que um cérebro de várias maneiras (por exemplo, o cérebro requer rotas complexas para produzir a energia que cada célula precisa para funcionar, e é feito de circuitos intrincados que ainda não entendemos completamente).

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Fonte: Elena Blanco-Suarez

Usando protocolos de neurociência para estudar um microprocessador

Eles usaram protocolos estabelecidos para analisar diversos recursos do microprocessador MOS6502, um modelo que é muito bem compreendido. Usando a abordagem apresentada em um de seus artigos anteriores, eles foram capazes de identificar tipos de transistores dentro do microprocessador e as conexões entre eles, semelhantes ao que faríamos com o cérebro. No microprocessador, eles encontraram apenas um tipo de transistor. No entanto, era impossível deduzir o funcionamento do microprocessador olhando apenas as conexões. Na neurociência, isso é ainda mais complicado, já que o cérebro é feito de diferentes tipos de células, e outros componentes, como sinapses, canais e neurotransmissores, precisam ser integrados a todo o quadro. Os autores afirmaram a importância do estudo das conexões, mas enfatizaram a falta de algoritmos para determinar as funções das regiões cerebrais avaliadas, daí a dificuldade de entender o cérebro através da análise exclusiva das conexões.

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Fonte: CC0 Creative Commons

Eles também estudaram o efeito do desempenho do jogo quando removeram um ou mais transistores do microprocessador. Isso é semelhante ao que fazemos no laboratório, quando um gene é eliminado para estudar os efeitos. Eles identificaram a contribuição de cada transistor para cada videogame considerado, mas eles não poderiam generalizar para o resto dos jogos sem uma análise mais aprofundada. Segundo os autores, esses resultados dizem respeito à neurociência, pois é improvável que um determinado comportamento seja desencadeado sem a interação de diferentes circuitos / regiões cerebrais.

Ao longo do artigo, eles analisaram outros aspectos dos transistores. Com cada conjunto de experimentos eles concluíram que, embora os resultados interessantes e necessários tenham sido obtidos, nenhum conjunto de dados individual forneceu um entendimento completo de como o MOS6502 processa as informações.

Melhores abordagens para melhores conclusões

Não podemos esquecer que o cérebro possui plasticidade e é capaz de reparar circuitos ou compensar lesões e outras deficiências que o MOS6502 não possui. Isso torna os dados muito mais claros e claros do que os dos experimentos em neurociência in vivo.

Então, os neurocientistas podem realmente entender um microprocessador? De acordo com o estudo, precisamos apenas de métodos diferentes para fazer isso, e testar esses métodos em um microprocessador poderia fornecer certa validação. Mas talvez este estudo não deva ser considerado como confirmação ou refutação do valor da neurociência para compreender os microprocessadores, ou mesmo como medida do valor dos métodos neurocientíficos atuais. Este estudo oferece evidências adicionais de que os cérebros não são computadores.

Nós definitivamente precisamos de uma metáfora melhor.

Originalmente publicado na Comunidade PLOS Neuro.

Referências

Jonas E, Kording KP (2017) ‘Um neurocientista poderia entender um microprocessador?’ PLOS Computational Biology 13 (1): e1005268. doi: 10.1371 / journal.pcbi.1005268

Jonas E, Kording K, ‘Descoberta Automática de Tipos de Células e Microcircuitos da Neural Connectomics’, eLife, 4 (2015), e04250