Ciência

7 mistérios do cérebro – e as respostas da ciência para eles

Ele cria memórias falsas, toma decisões sozinho, é capaz de aprender enquanto você dorme. É mais poderoso do que qualquer supercomputador - mas gasta menos energia do que uma lâmpada. Veja como a ciência tenta explicar esses e outros enigmas envolvendo a máquina mais sofisticada do Universo.

por Bruno Garattoni, Alexandre de Santi e Sílvia Lisboa 4 out 2017 18h41

1. O cérebro inventa o que você vê

Você fica cego 4 horas por dia. O cérebro cria imagens para preencher tudo isso – inclusive do que ainda não aconteceu.

Se os seus olhos fossem uma câmera, ela teria 341,5 megapixels de resolução. Foi o que estimou um estudo da Universidade de Washington. Os cientistas contaram o número médio de células fotorreceptoras do olho humano e, a partir daí, chegaram à conclusão de que conseguimos distinguir 154 unidades mínimas (equivalentes a pixels) em cada “grau” de nosso campo de visão. Se considerarmos que a gente enxerga 120 graus tanto na horizontal quanto na vertical, multiplique 154 por 120 graus nas duas direções e chegará ao número de 341,5 megapixels.

Acontece que o olho humano só consegue registrar imagens com nitidez numa área bem pequena: a fóvea, que tem 1 milímetro de diâmetro e fica bem no meio da retina. Ela é um buraquinho cheio de cones, células que captam a luz e a transformam em impulsos elétricos que podem ser decodificados pelo cérebro. Você só está lendo este texto porque a luz refletida pelas páginas (ou gerada pela tela) está batendo nas fóveas dos seus olhos. Mas a fóvea tem resolução estimada de apenas 7 megapixels – uma mixaria, que não dá nem para tirar boas fotos no celular, quanto mais gerar a imagem envolvente e hiperdetalhada que nossos olhos produzem. Qual o segredo, então? Como a visão humana produz uma imagem panorâmica de 341,5 megapixels, se nossos olhos geram apenas 7 megapixels com nitidez? Simples: o cérebro nos engana.

Você não percebe, mas os seus olhos estão sempre em movimento. Assim, a fóvea consegue captar vários pedaços do cenário, que o cérebro costura numa imagem só. Mas esse processo (cada pulo do olho, captação da luz e decodificação do sinal no cérebro) toma tempo, cerca de 0,2 segundo. Durante essa movimentação, enquanto o olho se move para focar em um novo ponto de captação para a fóvea, o cérebro deixa de receber informação do ambiente por 0,1 segundo. Parece pouco. Só que os seus olhos fazem 150 mil desses pulos por dia. Somando todos, você fica cego quatro horas por dia.

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341,5 megapixels é a resolução estimada da visão humana. Mas 98% disso é obra do cérebro. (Ruy Reis/Superinteressante)

Você não percebe isso porque o cérebro se tornou expert em preencher esse vazio com projeções que dão a sensação de imagem contínua, como um filme. Na prática, os seus neurônios recriam o que ocorre a cada 0,1 segundo de cegueira, baseado em aproximações que refletem a nossa experiência. A trajetória de uma bola, por exemplo, já está previamente mapeada pelo cérebro de um jogador de futebol. É por isso que ele consegue dominar um passe muito rápido, que acontece em frações de segundo – durante os quais seus olhos não produziram informações visuais.

Mas não basta inventar quatro horas de imagens. O cérebro também precisa antecipar o futuro em cada uma delas. Se ele produzisse apenas um instantâneo referente ao 0,1 segundo no qual ficou cego, ele estaria sempre pelo menos 0,1 segundo atrasado em relação ao que está acontecendo no mundo real. Para que a imagem seja fluida, o cérebro precisa criar uma projeção de 0,1 segundo do futuro. Assim, as imagens reais e as criadas viram um movimento perfeito. No exemplo da bola, o cérebro não cria a imagem da bola durante o 0,1 segundo de cegueira ocorrido durante o passe. Ele faz uma previsão de onde a bola estará frações de segundo depois. Chega a parecer mágico, mas é evolução pura: se os nossos ancestrais do mundo animal não tivessem desenvolvido essa capacidade de prever o futuro, teríamos sido todos comidos por predadores.

2. Ele é capaz de aprender enquanto você dorme

Você está apagadão, abraçado ao travesseiro. Mas o cérebro continua trabalhando duro: absorvendo informações que você irá usar ao acordar.

Nos anos 1980, havia cursos gravados em fita cassete que prometiam ensinar inglês durante o sono – bastaria escutar aquilo para acordar falando. Pura charlatanice, claro. Mas, três décadas depois, um estudo da Universidade Northwestern revelou que o cérebro é capaz de memorizar informações (logo, aprender) enquanto dormimos. No estudo, voluntários foram ensinados a tocar duas musiquinhas bem simples, num teclado. Depois, tiraram uma soneca de uma hora e meia – assim que eles caíam no sono, os pesquisadores tocavam uma das melodias. Quando os voluntários acordavam, tinham que tocar as duas músicas, e adivinhe só: eles tocaram bem melhor, com bem menos erros, aquela que haviam ouvido enquanto dormiam. “Isso mostra que receber estímulos externos durante o sono pode influenciar uma habilidade complexa”, declarou o psicólogo Ken Paller, líder do estudo. Ele também realizou outra experiência, em que os voluntários memorizaram uma sequência de 50 imagens, cada uma associada a um som. Metade das pessoas foi exposta aos sons enquanto dormia – e, ao acordar, se lembrava de mais associações.

Para entender como isso acontecia, Paller e seus colegas monitoraram a atividade cerebral dos voluntários. Eles descobriram que o efeito só funciona se a pessoa for exposta aos barulhos enquanto estiver no chamado sono de ondas lentas, popularmente conhecido como sono profundo. Nessa fase do sono, o cérebro organiza as suas memórias. Ele destrói as mais banais (o que é feito enfraquecendo as conexões entre determinados grupos de neurônios) e reforça as mais importantes (pelo processo oposto). Ao introduzir informações externas – como os sons usados pelos cientistas -, é possível hackear esse processo, induzindo o cérebro a reforçar uma memória. Não é um milagre, que permita acordar sabendo algo totalmente novo. Você tem que ter estudado, acordado, o que deseja aprender. Mesmo assim, é surpreendente.

Essa descoberta pode ajudar a elucidar outro enigma. Por que, afinal, a gente dorme? É algo tão trivial que nem pensamos muito a respeito. Mas pense: é no mínimo intrigante ficar inconsciente e indefeso por, em média, oito horas por dia. Para os nossos ancestrais, cair no sono significava risco de ser atacado. Mas ficar sem dormir provoca delírios, convulsões e até a morte. Então o sono deve ter alguma função.

Ela começou a ser desvendada em 2013, quando um estudo da Universidade de Rochester, nos EUA, descobriu que o cérebro elimina toxinas e detritos das conexões neuronais enquanto dormimos. As células gliais, responsáveis pela manutenção cerebral (leia mais abaixo), diminuem de tamanho, abrindo flancos por onde passa um fluido. E o líquido remove a “sujeira”, exatamente como se estivesse fazendo uma faxina.

3. Distorce lembranças e cria fatos que jamais ocorreram

Você jura ser verdade. Mas a situação pode ter sido muito diferente do que você se lembra. Saiba por quê.

Dois meses depois do assalto, você tem certeza de que o bandido era loiro, alto e usava boné. Mas, na verdade, o sujeito que roubou o seu celular naquela tarde abafada de janeiro era baixo, moreno e não usava nada na cabeça. Você criou uma memória falsa – e justo de um evento traumático e impactante, do qual deveria se lembrar em detalhes. Não se preocupe: você é normal. Nosso cérebro tem o hábito de agregar detalhes ou produzir lembranças que não ocorreram. Grande parte delas é inofensiva. Mas as falsas memórias também podem provocar graves injustiças. Segundo a ONG americana Innocence Project, mais de 400 pessoas inocentes foram condenadas por causa de testemunhos que, mais tarde, se revelariam falsos.

Por que o cérebro se dá ao trabalho de fabricar fatos? Para dar conta do excesso de informação. Ele é incapaz de reter tudo o que a gente vê, sente, escuta ou toca. Então, em vez de assimilar todos os pormenores do mundo, guarda apenas a essência de eventos, objetos e emoções – e, na hora de lembrar de algo, preenche as lacunas, por associação, com outras memórias. O problema é que não nos damos conta disso, e acaba acontecendo uma sobreposição de lembranças.

No caso do assalto, por exemplo, você pode ter embaralhado a recordação do sujeito que lhe apontou a arma com algum bandido que viu na TV. Quanto mais tempo passa, mais o cérebro embaralha as coisas. “É comum chamarem uma testemunha para depor dois anos depois. Nesses casos, a chance de depoimentos falsos é muito maior”, afirma a psicóloga Lilian Stein, autora do livro Falsas Memórias: Fundamentos científicos e suas aplicações clínicas e jurídicas. “Tratam a memória como uma máquina fotográfica, o que é um grande equívoco.”

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Além disso, a cada vez que você se lembra de uma memória, ela pode ser alterada – e distorcida – pelo cérebro. Isso acontece por um mecanismo chamado de reconsolidação. Quando você tenta se lembrar de algo, a memória sai do banco de dados do cérebro, é acessada pela sua consciência e, por fim, armazenada novamente (reconsolidada) no banco de dados. Durante esse processo, a memória está vulnerável, e pode ser acidentalmente modificada pelo cérebro.

Estudos da Universidade Johns Hopkins, dos EUA, revelaram que há uma sutil diferença na atividade cerebral durante a formação de memórias falsas e verdadeiras: o córtex pré-frontal, ligado ao raciocínio, tem sua atividade reduzida quando a memória é falsa. Ou seja, ambos os tipos de memória se formam do mesmo jeito, com uma diferença crucial: as falsas não passam pelo lado lógico da mente.

4. Gasta menos energia do que uma lâmpada

E faz mais do que um supercomputador.

O computador mais potente do mundo é o Sunway TaihuLight, uma máquina em operação desde 2016, que faz cálculos de prospecção de petróleo, previsão do tempo e engenharia molecular para empresas da China. Sua velocidade máxima é de 125 quatrilhões de cálculos por segundo, algo como 20 milhões de vezes mais potente do que um laptop caseiro. O problema desse supercomputador (e de todos os outros) é que ele gasta muita energia para operar: 15,3 MW, o equivalente a 3.900 aparelhos de ar-condicionado ligados na potência máxima ao mesmo tempo.

Enquanto o Sunway TaihuLight precisa de uma pequena hidrelétrica para funcionar, o seu cérebro lê este texto e executa tarefas tão complexas quanto as realizadas pelo Sunway usando apenas 10 a 20 watts – menos do que uma lâmpada. Os computadores são melhores do que nós na hora de resolver equações ou manipular grandes quantidades de dados, por exemplo. Mas o cérebro humano ainda é vastamente superior em todo o resto. Em 2015, dois cientistas da Universidade Carnegie Mellon tentaram, pela primeira vez, comparar a potência de um cérebro à de um supercomputador (o IBM Sequoia, um dos mais poderosos do mundo). Para fazer isso, mediram a velocidade de transferência de dados dentro da máquina, e a compararam com a velocidade de disparo dos neurônios. Conclusão: o cérebro humano suporta uma quantidade muito menor de dados do que o supercomputador – mas é até 30 vezes mais ágil ao lidar com eles.

O cérebro consome de 10 a 20 watts de eletricidade. O supercomputador mais rápido do mundo gasta 15,3 milhões de watts; e não consegue fazer muitas coisas que o cérebro faz. (Ruy Reis/Superinteressante)

Como ele consegue fazer isso, e gastando tão pouca energia? Parte da resposta pode ser resumida numa característica peculiar: o cérebro é eficiente porque ele se permite errar. E muito. Em média, os neurônios falham em 71% das vezes em que disparam, segundo um estudo do Howard Hughes Medical Institute. Ou seja, em 71% das vezes a informação enviada por um neurônio, na forma de sinais elétricos, não chega corretamente ao outro neurônio a que se destina. Isso acontece por um motivo simples: economia de energia.

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Para que os neurônios se comunicassem com a precisão de um computador (que só erra 1 vez a cada 1 trilhão de operações), precisariam de muito mais eletricidade. Pense no rádio do seu carro. Quando você sai em viagem, a sua estação favorita começa a perder qualidade, e você ouve interferência. Isso ocorre porque a onda eletromagnética da rádio está fraca quando chega ao seu aparelho. Dentro do cérebro, ocorre algo parecido. Para melhorar a qualidade dos sinais, seria necessário amplificá-los com mais energia. Mas não podemos nos dar a esse luxo: sozinho, o cérebro consome 20% a 25% de todas as calorias que ingerimos. Se ele usasse mais eletricidade, precisaríamos comer mais – mas, para nossos antepassados, não era simples conseguir alimento.

Além disso, a sobrevivência humana não exige precisão absoluta. Quando queremos expressar ideias, às vezes temos dificuldade de encontrar as palavras certas, e ainda assim conseguimos nos comunicar. Nossa memória não é fotográfica, mas funciona. Mesmo depois de aprender uma tarefa, como tocar violão, costurar ou falar um idioma, podemos errar ao executá-la.

Mais: talvez nossa força esteja justamente nos erros. Alguns cientistas acreditam que os erros elétricos do cérebro, que alteram de forma imprevisível as informações transmitidas entre neurônios, estejam entre os responsáveis pela criatividade humana.

5. Não tem só neurônios

Não. O cérebro tem 86 bilhões de neurônios e 85 bilhões de outra coisa: células gliais. Até recentemente, ninguém sabia direito para que serviam.

A maçaroca foi descoberta em 1858 pelo patologista alemão Rudolf Virchow, que a batizou de neuróglia: “cola dos nervos”, em grego. Ele achava que aquilo não passava de uma enorme argamassa, que só servia para segurar os neurônios no lugar. Essa definição perdurou até o começo do século 20, quando o italiano Camillo Golgi e o espanhol Santiago Ramón y Cajal descobriram que a tal massa na verdade era formada por células gliais, divididas em três tipos. Os astrócitos, que monitoram a entrada de nutrientes no cérebro; a microglia, que combate infecções e faz a limpeza do sistema nervoso; e os oligodendrócitos, que produzem a bainha de mielina, estrutura que protege a “fiação elétrica” dos neurônios. Ou seja, as células gliais seriam responsáveis pelo suporte e pela faxina, dando a estrutura necessária para os neurônios realizarem o trabalho mais nobre. Só que não era bem assim.

Na década de 1960, o fisiologista húngaro Steven Kuffler, da Universidade Harvard, descobriu que a forma mais abundante de célula glial, o astrócito, mudava de carga quando exposto a íons de potássio. Até então, esse efeito só era visto nas sinapses dos neurônios. Outras pesquisas do final dos anos 1990 confirmaram que as células gliais conseguem se comunicar entre si e também com os neurônios. Inicialmente, ninguém sabia para quê. Na década passada, pesquisadores da Universidade de Calgary, no Canadá, deram o primeiro passo: descobriram que as células gliais participam na formação das memórias, junto com os neurônios, e que regulam a atividade do glutamato, um dos principais neurotransmissores. De lá para cá, cada vez mais estudos têm mostrado a importância das células gliais – e alguns cientistas já acreditam que elas sejam tão importantes no processamento de informações quanto os próprios neurônios.

Também dá para ter uma ideia da importância delas observando o que acontece se não funcionam direito. Quando o cérebro sofre algum dano, ele aciona seu mecanismo de cicatrização: a astrogliose, que é feita pelas células gliais. Mas pesquisas têm revelado que erros nesse processo estão ligados a doenças como esclerose lateral amiotrófica, Parkinson e Alzheimer. “A cicatrização inadequada do cérebro é um fator importante para o desenvolvimento do Alzheimer, mas ainda não se sabe se isso é causa ou consequência da doença”, diz Douglas Sato, chefe do departamento de Neuroimunologia da Academia Brasileira de Neurologia. Ou seja: sem as células gliais funcionando direito, não há neurônio que resista.

6. Produz a sensação de estar vivo

Três áreas agem para criar o “eu” – que pode ser mera ilusão.

Como você tem certeza de que esta revista existe? Porque você está tocando nela, oras. Você tem consciência disso. Mas será que está mesmo? Alguém pode ter conectado seu cérebro a uma máquina capaz de simular tudo. Nessa hipótese, a consciência seria apenas uma ilusão. É uma hipótese absurda, claro, mas o mais incrível é: você não tem como provar que ela não é real, porque não tem como sair da própria consciência e observá-la de fora. Tudo o que você experimenta ou pensa é produzido pela consciência – logo, é impossível saber exatamente o que ela é.

“Como descrever objetivamente algo tão subjetivo? Há uma questão epistemológica [filosófica] a resolver”, diz o neurocientista Tadeu Mello e Souza, da UFRGS. De um ponto de vista puramente mecânico, em tese a consciência é o resultado de um conjunto de processos cerebrais atuando simultaneamente (como, numa analogia grosseira, o Windows é o resultado de um conjunto de processos digitais que rodam no seu computador). Cientistas já encontraram algumas pistas sobre onde a consciência “mora” no cérebro. Estudos feitos com pessoas em estado vegetativo ou anestesiadas revelaram que três áreas parecem estar envolvidas na consciência: o tálamo, o córtex pré-frontal lateral e o córtex parietal. É um trio poderoso: essas regiões têm mais conexões entre si e com outras áreas do que qualquer outra parte do cérebro. Mas para que serve a consciência, afinal?

3 áreas parecem estar intimamente envolvidas com a consciência: o tálamo, o córtex pré-frontal lateral e o córtex parietal. (Ruy Reis/Superinteressante)

“Quando você está consciente de algo, pode decidir o que fazer, em vez de apenas reagir automaticamente”, diz Anil Seth, diretor do Centro Sackler da Ciência da Consciência, no Reino Unido. Para ele, a consciência pode ter explicação darwinista. Seria um mecanismo que os animais desenvolveram, ao longo da evolução, para se adaptar ao ambiente. “A função da consciência é permitir que um organismo faça a coisa certa, na hora certa, para permanecer vivo”, diz Seth. Uma bactéria, por exemplo, só sobrevive a determinada ameaça – como um antibiótico – se sofrer uma mutação que a torne imune a ela. Já um animal consciente pode entender uma ameaça e mudar suas ações (fugindo, se escondendo ou atacando, por exemplo).

Ainda há outro aspecto misterioso que ninguém soube responder: o que define o “eu” – ou self, como preferem os psicanalistas. Nossa consciência é formada por experiências, sons, cheiros, pensamentos, emoções e memórias que nunca poderemos dividir totalmente com ninguém. Como é o vermelho que você enxerga, por exemplo? Na física, uma cor é só a frequência de uma onda eletromagnética. Mas nada garante que a representação mental dessa cor seja a mesma para duas pessoas. E isso vale para tudo o que sentimos. “Precisamos entender como a atividade cerebral molda nossa consciência, como uma sensação se transforma numa percepção consciente”, diz Seth. Quando a ciência tiver a resposta, voltaremos à primeira pergunta: o que é, afinal, a consciência? “É uma forma de informação? Uma propriedade do Universo, como massa ou eletricidade? Ou alguma coisa como a vida?”, questiona Seth. Até lá, impossível saber se somos de fato humanos – ou apenas cérebros em um laboratório.

7. Toma decisões por você

A esmagadora maioria dos processos mentais está fora do seu controle. E isso é ótimo.

Junte 100 moedas de R$ 1. Separe cinco delas. Pronto, esse é o dinheiro que você pode gastar. As outras 95 moedas ficarão em poder de outra pessoa, que vai decidir como aplicar esse dinheiro. Você toparia esse negócio? É provável que não. Mas é assim que funciona o seu cérebro: cientistas estimam que 95% dos nossos processos cognitivos são inconscientes, ou seja, operados sem o nosso controle racional. Você só consegue gerenciar o resto, 5%.

O inconsciente executa uma enorme quantidade de operações a cada segundo. Todos os estímulos externos dos sentidos passam por ele, bem como as sensações internas do corpo (como fome e cansaço), que codifica tudo em emoções, memórias e pensamentos. Assim, podemos decidir sobre um pequeno punhado de coisas que realmente merecem a atenção da área racional do cérebro. É uma forma de o corpo poupar energia. Sua cabeça iria pifar se você fosse obrigado a racionalizar sobre tudo que acontece à sua volta.

Quando você aprende a tocar um instrumento, automatiza tarefas que passam a ser operadas pelo inconsciente. Você precisa executar uma infinidade de pequenas ações ao mesmo tempo: segurar o violão, posicionar os dedos, acertar as notas e respirar – às vezes, precisa também cantar de modo afinado junto. No início, quando você precisa pensar sobre as tarefas (e o consciente ainda está tentando coordenar essas tarefas), é difícil pacas, e você fica exausto depois das aulas. Mas, com o tempo, fica mais fácil. Sinal de que o inconsciente aprendeu a lição – e automatizou as tarefas. A mesma coisa ocorre quando você está dirigindo: se você racionalizasse a quantidade de ações simultâneas (trocar a marcha, pisar no acelerador, cuidar dos espelhos, acertar o ponto da embreagem), poderia bater o carro. Você só consegue operar tantas ações porque o inconsciente é mais poderoso na multitarefa do que a área lógica do cérebro.

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95% dos processos mentais são automáticos, geridos pelo inconsciente. (Ruy Reis/Superinteressante)

Analisar o consumo de energia dele é uma boa forma de medir a força do inconsciente. Estudos mostram que, diferentemente do resto do organismo, o cérebro opera em potência máxima o tempo todo. Quando você está deitado, em puro ócio, seus músculos consomem pouca energia. Se você se levantar e sair correndo, eles vão gastar cem vezes mais calorias do que quando seu corpo estava deitado. O cérebro opera numa lógica diferente. Ao resolver problemas difíceis, ele consome apenas 1% a mais de energia do que quando você está deitado, pensando no nada. O responsável por isso é o inconsciente – que trabalha sem parar, a todo vapor.

Ele é tão eficiente que toma decisões antes de você perceber. Isto é, ele faz a escolha por você. Na década de 1980, o neurocientista Benjamin Libet fez um experimento mostrando como as decisões racionais ocorrem segundos depois de processos neurais inconscientes se ativarem, descoberta que colocou em xeque nossa capacidade de livre-arbítrio. De lá para cá, munidos de aparelhos de ressonância magnética, outros cientistas analisaram cérebros de voluntários e comprovaram a hipótese de Libet. Eles constataram que, quando uma pessoa “faz uma escolha” consciente (como apertar um botão), o inconsciente dela já decidiu – a atividade cerebral ligada àquela decisão começa até 10 segundos antes de você ter como verbalizar aquela decisão.

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Isso não significa que sejamos reféns de nossos cérebros. Pesquisas recentes têm questionado a soberania do inconsciente. Em alguma medida, seríamos capazes de “vetar” uma escolha tomada pelo lado oculto da mente. Foi o que mostrou uma experiência do neurocientista John-Dylan Haynes, do Centro Bernstein de Neurociência, em Berlim. O cientista monitorou o cérebro de voluntários enquanto eles disputavam um jogo contra um computador (um game bem simples, de apertar um botão). O computador conseguia detectar que a pessoa ia apertar o botão, vários segundos antes de ela efetivamente apertar.

A máquina tinha tempo de reagir a isso – e, em tese, ganhar 100% das partidas. Mas não foi isso o que aconteceu. Os voluntários foram capazes de interceptar, e cancelar, a ordem de apertar o botão que havia sido emitida pelo inconsciente – e, com isso, driblar o computador e vencer o jogo. “Nosso estudo mostra que a liberdade é muito menos limitada do que se pensava. No entanto, há um `ponto de não retorno¿ no processo de tomada de decisão, em que cancelar o movimento não é mais possível”, disse Haynes.

Ou seja: o inconsciente está no comando, mas existe uma janela dentro da qual é possível manobrá-lo. Mesmo quando não der, não é o fim do mundo. Consciência e inconsciente, afinal, são partes da mesmíssima coisa. O seu cérebro.

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