O cérebro virtual pode levar ao progresso do mundo real na doença de Alzheimer

Um cérebro virtual sofisticado pode ajudar os cientistas a encontrar tratamentos para distúrbios cerebrais do mundo real, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. Embora pareça o enredo para um filme de ficção científica, foi realmente o tema de uma apresentação fascinante na reunião de 2014 da Associação Americana para o Avanço da Ciência (AAAS), realizada em Chicago em fevereiro.

Terrence Stewart, pesquisador pós-docente no Centro de Neurociências Teóricas da Universidade de Waterloo no Canadá, fez uma palestra sobre simulação computacional de todo o cérebro como ferramenta para pesquisa médica. Stewart é gerente de projeto da Spaun (Semantic Pointer Architecture Unified Network), um modelo de computador que imita padrões de disparo de neurônios no cérebro humano.

Um cérebro promovido pelo poder computacional

Spaun pode pensar, lembrar, ver e até desenhar com um braço mecânico. Comparado com o cérebro dentro de sua cabeça, no entanto, Spaun ainda é primitivo. Stewart disse que tem 2,5 milhões de neurônios, 60 bilhões de sinapses e 30 áreas distintas. Isso é muito inferior aos 100.000 milhões de neurônios, 100.000 bilhões de sinapses e mais de 1.000 áreas distintas no cérebro humano.

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No entanto, em comparação com outros modelos de computador do cérebro humano, Spaun empilha bem. Embora tenha havido simulações neurais de grande escala, Spaun se destaca por tentar mostrar como a atividade cerebral complexa realmente leva a comportamentos complexos.

A Spaun pode realizar uma variedade de tarefas, desde a cópia da escrita manual até a busca de padrões ocultos em uma lista de números. Mas o verdadeiro valor de Spaun pode não estar em suas habilidades, mas em suas peculiaridades e flautas. De acordo com Stewart, Spaun é mais como o real do que outros cérebros virtuais, porque cometeu erros e perde suas habilidades, como as pessoas fazem.

Um cérebro virtual pode desenvolver a demência?

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Stewart e seus colegas já fizeram progressos na simulação dos malfunções cerebrais que subjazem à doença de Huntington e à doença de Parkinson. Para imitar os problemas de movimento causados ​​por Huntington, por exemplo, os pesquisadores danificaram partes do cérebro virtual que seriam afetadas pela doença do mundo real. Os erros resultantes feitos pelo cérebro virtual foram semelhantes aos erros ao alcançar o comportamento feito por pessoas com Huntington.

A equipe da Spaun também está usando seu modelo para estudar o declínio cognitivo associado ao envelhecimento. Outras pesquisas mostraram como tanto o cérebro físico quanto o desempenho comportamental das pessoas em testes cognitivos podem se deteriorar na vida adulta. O que está faltando é uma explicação clara de como um leva ao outro. Stewart e seus colegas esperam fornecer algumas respostas modelando o processo de envelhecimento com o Spaun.

Em seguida, disse Stewart, é a doença de Alzheimer. Stewart e seus colegas esperam simular os efeitos dessa desordem, dotando seu cérebro virtual de um hipocampo – parte do cérebro, essencial para a formação de memórias, que é danificado pela doença de Alzheimer. Então, eles vão se concentrar em dar a sua demência virtual do cérebro para que eles possam estudar suas causas e tratamento.

Cérebros virtuais e Neurologia do mundo real

Um dos objetivos deste tipo de modelagem computacional sofisticada é ajudar os pesquisadores a entender como o erro de fusão de neurônios individuais pode afetar o processo da doença em distúrbios neurológicos. Em última análise, isso poderia levar a melhores terapias direcionadas.

Com os futuros aprimoramentos, o cérebro virtual poderia ser usado por um dia por pesquisadores para estudar como novas drogas afetam o desempenho humano em testes cognitivos antes de darem drogas a um animal ou a uma pessoa viva. Por exemplo, o cérebro virtual poderia potencialmente ser usado no teste inicial de uma nova droga de Alzheimer para prever como ela afetaria a memória humana.

A apresentação de Stewart foi apenas uma das várias conversações na reunião AAAS dedicada à virtualização do corpo humano. Outras palestras trataram com modelos de computador do fígado e da articulação do quadril, por exemplo. Mas criar um modelo funcional do cérebro disfuncional pode ser o desafio final. A longo prazo, também pode render algumas das maiores recompensas.

Linda Wasmer Andrews – uma escritora especialista em saúde, medicina e psicologia – está apenas de volta ao relatório sobre a reunião da AAAS. Siga-a no Twitter e no Facebook .