Inserir informações no cérebro: isso vai ser possível algum dia?

Há alguns anos, eu estava deitado na cama lendo um livro sobre neoliberalismo. Ou, mais precisamente, tentando ler. O autor dizia que suas ambições para o capítulo em questão era tornar certas ideias de Foucault acessíveis ao público em geral. Mas, por longos períodos, ele pareceu perder de vista esse objetivo, o que me obrigou a reler as mesmas três páginas repetidamente, na esperança de que algo com sentido se materializasse ali.

Depois de ter um breve ataque de pânico pensando em todas as coisas que eu preciso ler apenas para começar a entender tudo que eu não conheço, um pensamento veio: não seria bom se eu pudesse simplesmente injetar essas informações no meu cérebro?

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Dito isso, vamos ao assunto do Giz Pergunta desta semana: a possibilidade do envio de informações diretamente para o cérebro, hoje ou (mais provavelmente) no futuro. Há pessoas trabalhando exatamente nisso, e você pode ler abaixo o que elas têm a dizer.

Michael Beyeler

Professor de Ciências Psicológicas e do Cérebro, Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

Já é possível implantar uma neuroprótese sensorial para, por exemplo, restaurar parte da visão de pessoas cegas. Então, por que não conseguiríamos fazer o upload do conteúdo de uma enciclopédia inteira em nosso cérebro, ou implantar um dispositivo que, instantaneamente, nos torna exímios pianistas? Embora a solução prática possa não ser tão simples quanto conectar um USB em nosso cérebro, acho que a perspectiva de aumentar nossos sentidos e nosso intelecto com um implante cerebral está certamente ao nosso alcance. Porém, antes que isso seja possível, precisamos superar vários desafios.

A principal barreira é de engenharia. Precisamos ser capazes de fabricar e implantar dispositivos biocompatíveis que possam interagir com o cérebro de forma segura e eficaz. Embora a tecnologia esteja avançando rapidamente, os implantes ​​atuais costumam ser feitos de pequenos eletrodos muito maiores do que os neurônios que eles tentam controlar. Podemos precisar de dispositivos menores e mais flexíveis, que possam ser implantados lá no fundo do cérebro — para, assim, interagir com subgrupos específicos de neurônios que regulam diferentes comportamentos e memórias. No entanto, o maior desafio, na minha visão, é que não compreendemos o cérebro bem o suficiente para tornar viáveis ​​esses uploads de informações. Precisamos entender melhor como as informações são armazenadas e acessadas no cérebro. Não há uma única área do cérebro que armazene suas habilidades no piano ou de espanhol, por exemplo. Pelo que nós sabemos, as memórias implícitas (como as memórias motoras necessárias para tocar piano incrivelmente bem) exigem um esforço concentrado de várias áreas do cérebro, como os gânglios da base e o cerebelo. Outras informações, como a memória semântica (fatos e conhecimentos gerais, por exemplo), dependem de uma interação entre o hipocampo, a amígdala e o neocórtex como um todo. Portanto, pode simplesmente não haver um único lugar em seu cérebro onde você possa conectar uma entrada USB. É possível que a solução tenha que ser mais criativa do que um chip implantável. Uma alternativa pode ser encontrar maneiras de ajudar o cérebro a aprender ou lembrar coisas. A técnica de estimulação cerebral profunda (DBS, na sigla em inglês) já está fazendo uso desse princípio para melhorar distúrbios relacionados à memória, como ansiedade e demência. Então, talvez você ainda tenha que praticar piano um pouco, mas em vez de gastar 1.000 horas até se tornar um pianista de concerto, você estaria pronto em poucas horas.

Por último, mas não menos importante, existem considerações éticas e filosóficas que andam ao lado dessa tecnologia. Quem teria acesso a ela? Quais serão os possíveis abusos? Podemos — ou devemos — fazer isso? Tudo permanece em aberto.

Rajesh P. N. Rao

Professor de Ciência da Computação e Engenharia Elétrica e co-diretor do Centro de Nanotecnologia da Universidade de Washington em Seattle.

Já estamos em uma época que nos permite enviar informação diretamente para cérebros humanos. Em parceria com um grupo de neurocientistas cognitivos, meu laboratório mostrou que informações simples de um ou mais cérebros podem ser transmitidas diretamente para outro cérebro, usando interfaces não invasivas e “BrainNets”. Também mostramos que as informações de um jogo simples de realidade virtual podem ser sentidas diretamente em nossa central de comando. Isso é possível via técnicas de estimulação cerebral magnética não invasivas, que permitem ao jogador ter sucesso mesmo sem enxergar o jogo. Em um estudo feito com neurocirurgiões, mostramos que a estimulação elétrica sobre o córtex somatossensorial (na superfície do cérebro) pode ser usada para enviar informações sobre o tato. Isso permite que um humano ajuste a postura das mãos de acordo com essas instruções. Os primeiros resultados da pesquisa feita em meu laboratório e em muitos outros voltados à engenharia neural indicam que o cérebro humano, com sua notável capacidade de adaptação, pode ser palco para novos tipos de informação, transmitidos diretamente para diferentes regiões do cérebro. No futuro, a transmissão de informações mais complexas ao cérebro exigirá avanços em pelo menos três áreas: (1) neurociência — mais especificamente uma compreensão mais profunda de como a informação abstrata é processada e armazenada; (2) neurotecnologia, com a criação de métodos mais precisos e menos invasivos de registro cerebral e estimulação; (3) inteligência artificial, para calcular os níveis de estimulação apropriados que permitem a transmissão de informações. Para enfrentar esse desafio, propusemos recentemente o conceito de coprocessador cerebral, um novo tipo de interface cérebro-computador que processa informações junto ao cérebro e atua como um “assistente cerebral”. Os coprocessadores cerebrais usam redes neurais artificiais para traduzir informações externas — de sensores ou da internet, por exemplo — no contexto da atividade cerebral, para padrões de estimulação. Isso permite que o cérebro analise e, potencialmente, armazene essas informações para uso futuro. Esses coprocessadores podem, eventualmente, permitir o upload direto de informações complexas para o cérebro. Se projetados e implantados dentro de uma estrutura ética e responsável, têm o potencial de transformar uma série de campos da atividade humana, da educação e comunicação à reabilitação e tratamento em neuropsiquiatria.

Spencer LaVere Smith

Professor e co-diretor da Iniciativa do Cérebro na Universidade da Califórnia em Santa Barbara.

Com a tecnologia atual, já é possível fazer upload de pequenas quantidades de informações. Com pequenas, quero dizer 1 bit mais ou menos. No entanto, qualquer transferência mais complexa é muito mais difícil. Carregar conhecimento em uma nova linguagem ou uma memória detalhada não será possível tão cedo, por duas razões. A primeira é que nossas tecnologias para manipular circuitos neurais são muito rudimentares. A outra é que nossa compreensão sobre o que e como devemos manipular ainda é muito básica. Isso, porém, pode ser possível no futuro. Com um milhão de anos de desenvolvimento tecnológico (provavelmente não demoraria tanto, digo para fins de argumentação), deveria ser factível. Dizer que é absolutamente impossível implica que há algo que não pode ser medido e manipulado no cérebro que é essencial para aprender uma língua ou armazenar uma memória — o que não é algo que dá pra defender. Existem certos limites físicos, mas duvido que eles nos impeçam de alcançar o sucesso nessa tarefa. Podemos manipular muitos dos processos envolvidos na mudança dos circuitos cerebrais. É simplesmente desafiador fazer isso de forma precisa com as ferramentas rudimentares que temos hoje. Além disso, mesmo se pudéssemos, não sabemos exatamente como manipulá-los para obter o resultado desejado. Mas esses problemas são solucionáveis. Meu laboratório está focado em compreender os circuitos neurais e desenvolver ferramentas melhores para medi-los e manipulá-los. Há um enorme potencial para avanços. Mas o fato é que não enviaremos informações complexas para o cérebro muito em breve. Isso é bom. É sinal de que ainda terei muito o que fazer em ensino e pesquisa. Deixe-me aproveitar esta oportunidade para dar atenção a algo que está mais próximo do que o público em geral pode imaginar. Aposto que, até morrermos, a neurotecnologia fornecerá estratégias aprimoradas para o tratamento de doenças como depressão, ansiedade e comportamentos compulsivos. Não novos comprimidos, mas novas interfaces neurais. Os neurocientistas fizeram grandes avanços na compreensão desses circuitos, e nossas ferramentas mais recentes são, tecnicamente, capazes de manipulá-los. As ferramentas são muito rudimentares para a transmissão de informações complexas, mas já podem melhorar a vida das pessoas. A tecnologia de interface cérebro-máquina para dispositivos protéticos também está progredindo. No entanto, não vejo o envio de informações úteis e complexas para o cérebro acontecendo tão cedo. Terei que continuar aprendendo à moda antiga.

Andrew Maynard

Diretor associado e professor da Escola para o futuro da inovação na sociedade da Universidade do Estado do Arizona.

Está aí um clássico da ficção científica: injetar coisas diretamente no cérebro, para que, de repente, conheçamos uma vasta gama de coisas ou tenhamos diversas habilidades. É um conceito muito atraente e, claro, é o que está impulsionando empresas como a Neuralink, de Elon Musk, que estão lidando com interfaces cérebro-máquina muito avançadas. Mas existem problemas muito grandes nisso. Começando do início: sim, vamos ser capazes de fazer isso, em um nível muito, muito básico. Já temos a capacidade de alterar os sinais elétricos em grupos de neurônios — o que significa que podemos fazer coisas muito rudimentares, como injetar imagens na cabeça de alguém. Mas isso não é nada próximo a um novo conjunto de habilidades ou conhecimentos. Algo digno de um roteiro de ficção científica — ou seja, fazer o upload instantâneo de um curso de 15 semanas — é quase impossível, por uma série de razões. Em primeiro lugar, o cérebro não é como um computador e não podemos programá-lo como um. Imagine o seguinte: você pega o chip de seu smartphone e pergunta a um designer de chip se ele poderia reprogramá-lo sem usar nenhum dos materiais padrão. Ou seja, em vez de programar aplicativos, esses designers pegariam uma broca superfina e perfurariam o aparelho, inserindo eletrodos e fazendo a programação dessa forma. O criador do chip riria da sua cara e diria que não há a menor chance disso acontecer — porque é muito complexo. E, ainda assim, o chip do seu telefone é infinitamente mais simples do que o seu cérebro. Se isso é algo ridículo se tratando de um chip de telefone, como diabos vamos ser capazes de fazer isso com nossos cérebros? O cérebro é algo orgânico — ele não evoluiu para ter coisas facilmente gravadas nele. Teríamos que construir, de alguma forma, um sistema secundário, e cada neurônio e cada sinapse exigiria sua própria conexão. A única maneira de fazer isso seria realmente desenvolver um sistema secundário desde o nascimento. Algo que, sim, talvez possamos fazer em um futuro distante. Mas mesmo se pudéssemos, isso só considera a parte elétrica da coisa — não leva em consideração os sistemas bioquímicos que também determinam como nossas memórias funcionam. E, mesmo se pudéssemos fazer isso, quase certamente não deveríamos. Nossos cérebros evoluíram para ser incrivelmente eficientes — usamos cada grama de massa cinzenta para fazer coisas. Ou seja, se mexermos em alguma parte de nosso cérebro, provavelmente iremos interferir em nossas identidades. Como nossos cérebros são complexos demais, enviar material para eles provavelmente atrapalharia algo que define quem você é — e você acabaria se tornando uma pessoa diferente. Portanto, apesar dos benefícios potenciais — seria ótimo, por exemplo, saber que seu cirurgião instalou as técnicas mais recentes em seu cérebro — acho que os riscos são muito mais significativos.

Kevin Warwick

Professor emérito de Engenharia das Universidades de Coventry e Reading, descrito como o “Primeiro híbrido de humano e robô do mundo”.

Já enviamos informações ao cérebro — por meio da rota sensorial convencional. Em estudos de laboratório, conseguimos transmitir sinais diretamente para o cérebro, seja para fins de comunicação ou para controle motor. Quanto a baixar coisas como memórias (que você não teve) para o cérebro, não vejo nenhuma razão para que isso não seja possível no futuro. Mas, para fazer isso, precisamos aprender muito mais sobre como as memórias são armazenadas e o processo de recuperação delas.

Dong Song

Professor e pesquisador de engenharia biomédica e diretor do Laboratório de modelagem e interface neural da Universidade do Sul da Califórnia.

Se definirmos “colocar informações no cérebro” como usar a tecnologia de interface cérebro-máquina para escrever informações diretamente no cérebro de forma fácil e rápida — algo que tornaria as formas tradicionais de aprendizagem desnecessárias, como em Matrix –, minha resposta seria: é complicado. Em primeiro lugar, acho que isso é, definitivamente, algo possível na teoria. A comunidade científica entende que as informações são armazenadas no cérebro na forma de pesos sinápticos e/ou atividades neurais. Eles podem ser alterados externamente de muitas maneiras diferentes, incluindo via interface cérebro-máquina. Se eles forem alterados da maneira certa, as informações serão carregadas no cérebro. Dito isso, ainda assim será extremamente difícil. Para que isso aconteça, é preciso uma neurociência e uma tecnologia de interface e modelos computacionais muito melhores. Ainda estamos muito longe de poder fazer isso. A maioria das interfaces cérebro-máquina atuais ou próteses corticais têm como objetivo restaurar funções de memória prejudicadas, em vez de melhorá-las. Alguns casos de aprimoramento da memória, incluindo meu próprio estudo, foram conduzidos com paradigmas experimentais muito específicos — e conceitos muito específicos de informação/memória. O upload de informações do tipo Matrix não acontecerá em um futuro próximo. E mesmo quando a tecnologia estiver madura o suficiente para permitir que isso aconteça, não tenho certeza se será necessário. Tudo porque o armazenamento de informações não é mais o gargalo da inteligência humana. Com a internet e os motores de busca, as pessoas agora podem acessar facilmente quantidades quase ilimitadas de informações. Ter mais informações carregadas no cérebro provavelmente não será uma prioridade para melhorar a inteligência. Em vez disso, a capacidade de integrar informações e fazer julgamentos melhores parece ser muito mais importante. No entanto, ainda não se sabe ao certo como o cérebro humano pode atingir essa capacidade.

Gopala Krishna Anumanchipalli

Professor de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação da Universidade da Califórnia em Berkeley.

Depende da complexidade das informações. Podemos, hoje, fazer pessoas alucinarem sons, realizar movimentos motores involuntariamente, ou ainda interromper suas convulsões e alterar sua experiência emocional. Tudo por meio de estimulação direta em áreas específicas do córtex. Não é inconcebível que um dia possamos “carregar” informações mais complexas como uma nova habilidade, ou deletar um episódio traumático da memória. Isso poderia muito facilmente ser usado pelos motivos errados (assim como a edição genética). Há uma necessidade clara de se dar atenção à neuroética, no mesmo grau em que estamos nos concentrando no avanço da ciência e da engenharia do cérebro humano.

William Eugene Bishop

Pesquisador do Instituto Médico Howard Hughes que pesquisa, entre outras coisas, interfaces cérebro-computador.

A resposta curta é sim. Na verdade, se você está disposto a aceitar uma definição um tanto limitada de “informação”, isso já foi demonstrado em humanos. Estudos recentes têm usado a microestimulação intracortical (ICMS, da sigla em inglês) para estimular o cérebro diretamente. Os participantes desses estudos percebem a estimulação como sensações de pressão, vibração, formigamento ou toque em diferentes partes do corpo. Claro, não há nada sendo feito em seus corpos físicos — essas sensações são inteiramente “gravadas” no cérebro pelo ICMS. Uma equipe da Universidade de Pittsburgh usou essa tecnologia recentemente, para transmitir informações de sensores de um braço protético diretamente para o cérebro de quem o controla. Embora isso seja empolgante, a resposta longa é que temos um caminho extenso a percorrer antes de podermos enviar o que normalmente pensamos como “informação” — conhecimentos de diferentes áreas ou fatos, diretamente na memória de uma pessoa. Vamos usar uma analogia com computadores. Para carregar informações numa máquina, você precisa saber, pelo menos, o código binário que os computadores usam para representar as informações. É preciso ter uma forma de definir os bits individuais em um disco rígido, usado para armazenar essas informações. Na neurociência, temos uma noção de que áreas do cérebro processam certos tipos de informações, mas nosso conhecimento sobre o código para representar as informações e como esse código é armazenado de forma persistente no cérebro — coisas no nível dos neurônios e como eles estão conectados — é muito limitado. E, embora o ICMS possa ativar neurônios no cérebro, é um método rudimentar de fazer isso — estimulando um grande número de neurônios de uma só vez. Precisaremos de métodos de ativação de neurônios individuais de maneira perfeitamente controlada para gravar informações detalhadas no cérebro. Além disso, antes de começarmos a carregar informações em nossos cérebros, precisaremos considerar as questões éticas que derivam dessa capacidade. Em que circunstâncias devemos fazer isso, e como essa interface se relaciona com o livre arbítrio? Se as informações puderem ser carregadas, provavelmente poderemos fazer o download também. Quem terá acesso a essas informações? Uma vez que essas tecnologias provavelmente serão caras, como podemos garantir que os ricos não ganhem uma vantagem cognitiva injusta sobre aqueles com menos recursos? Dito tudo isso, o fato é que o campo da neurociência está progredindo rapidamente. Uma tecnologia recente chamada optogenética usa luz para ativar neurônios, e os pesquisadores estão desenvolvendo métodos para direcionar a luz para neurônios individuais. No futuro, tecnologias como essa podem um dia fornecer ferramentas para transmitir informações mais detalhadas diretamente para o cérebro humano. Nosso conhecimento de como as informações são representadas e armazenadas no cérebro certamente avançará também. O debate das questões éticas que vêm com as tecnologias de interface com o cérebro já começou. Portanto, embora estejamos certamente a muitos anos, provavelmente décadas, longe de sistemas que poderiam ser usados ​ para enviar informações ao nosso cérebro, parece provável que um dia isso seja possível.

Joshua R. Smith

Professor de Ciências da Computação e Engenharia da Universidade de Washington, que pesquisa, entre outras coisas, aplicações de interfaces homem-computador.

Já existem experimentos que estudam o fornecimento de dados sensoriais pela estimulação elétrica direta da superfície do cérebro. Além da estimulação elétrica direta por eletrodos implantados (fios inseridos no cérebro), a estimulação magnética transcraniana (TMS) usa um forte campo magnético para estimular o cérebro de fora — nenhuma cirurgia é necessária. Minha aposta é que será possível fornecer certos tipos de sensações diretamente ao cérebro. Por exemplo, uma prótese de mão ou pé pode ser capaz de gerar alguma sensação de toque, ou pode-se gerar a percepção de um som de alerta. Talvez, a fala possa ser gerada diretamente no cérebro. Dito isso, acho muito mais difícil imaginar que alguém possa gerar com sucesso no cérebro noções cognitivas sofisticadas, como palavras ou pensamentos, ou mesmo informações visuais sofisticadas no nível de textos legíveis.