O cérebro à beira do caos

Uma manchete sensacionalista, com certeza. Mas é apenas o nome do artigo: This is your brain at the edge of chaos, publicado no blog Neuronarrative em 23 de março de 2009. Um artigo muito pequeno para um assunto tão interessante. Aí está a tradução:

“O que nossos cérebros têm em comum com montes de areia, terremotos, incêndios florestais e avalanches? Cada um deles é um sistema dinâmico em estado crítico auto-organizado e, de acordo com um novo estudo que está na PloS Computational Biology, o cérebro também é. Os sistemas em estado crítico estão em um ponto de transição entre o comportamento ordenado e o comportamento aleatório. Veja um monte de areia, por exemplo: à medida que grãos de areia são adicionados ao monte, eventualmente formam uma inclinação. Em certo ponto o monte de areia alcança um ‘estado crítico’, e a partir daí o acréscimo de apenas um grão pode ocasionar uma avalanche que pode ser pequena ou grande. Não podemos predizer o instante ou o tamanho da avalanche, mas sabemos que quando o estado crítico é alcançado existem muitos resultados potenciais que podem ocorrer no sistema (o monte de areia).

De fato, o sistema é globalmente estável ao mesmo tempo em que se encontra localmente instável. A instabilidade local (pequenas avalanches no monte de areia) pode criar uma instabilidade global (grandes avalanches, levando ao colapso do monte), levando o sistema de volta a um novo sistema estável. O monte de areia se reorganiza.

Já que modelos auto-organizados em estado crítico foram usados anteriormente para modelar a dinâmica cerebral (em redes neurais simuladas), esse estudo deu o passo adicional ao ligar a modelagem à neuroimagem para medir modificações dinâmicas na sincronização da atividade em diferentes regiões da rede cerebral. Depois de desenvolverem um perfil da dinâmica cerebral utilizando neuroimagem, os pesquisadores compararam esse perfil com a sincronização da atividade cerebral em modelos computacionais de estado crítico. Descobriram que os resultados dos modelos computacionais refletiam a atividade dinâmica do cérebro, o que sugere fortemente que o cérebro existe dinamicamente em estado crítico. Quer dizer, outra porta foi aberta para se entender como funciona o cérebro à beira do precipício do caos total. A seguir deverá ser estudado como a criticalidade do cérebro está (ou não está) ligada à sua adaptabilidade, e ao desempenho cognitivo em geral. Ainda não há muitas evidências por aí juntando esses pontinhos, mas esse estudo estabelece uma base para pesquisas posteriores.

Outra questão interessante a se considerar: até que ponto a dinâmica de estado crítico do cérebro está ligada a distúrbios psiquiátricos? Será que um maior entendimento sobre como o cérebro cambaleia à beira da aleatoriedade nos forneceria tratamentos mais eficientes para alguns distúrbios? É difícil até discutir essa possibilidade sem se valer de metáforas (‘avalanche neuronal’, por exemplo – e realmente este é um termo usado no estudo), mas até que tenhamos mais rudimentos de evidências para trabalharmos, a metáfora vai ter que preencher as lacunas”.

O artigo é de Manfred G. Kitzbichler, Marie L. Smith, Søren R. Christensen e Ed Bullmore (2009) e se chama Broadband Criticality of Human Brain Network Synchronization. Veja na PLoS Computational Biology, em http://www.ploscompbiol.org/article/info:doi%2F10.1371%2Fjournal.pcbi.1000314