A consciência é notoriamente um "problema difícil" da ciência: não sabemos precisamente como a matéria física em nossos cérebros se traduz em pensamentos, sensações e sentimentos. Mas uma ferramenta de pesquisa emergente chamada ultrassom focalizado transcraniano pode permitir que os pesquisadores aprendam mais sobre esse fenômeno.

A tecnologia entrou em uso nos últimos anos, mas ainda não está totalmente integrada à pesquisa. Agora, dois pesquisadores do MIT estão planejando experimentos com ela e publicaram um novo artigo que denominam um "roteiro" para usar a ferramenta no estudo da consciência.

“O ultrassom focalizado transcraniano permitirá estimular diferentes partes do cérebro em indivíduos saudáveis, de maneiras que antes eram impossíveis”, afirma Daniel Freeman , pesquisador do MIT e coautor de um novo artigo sobre o assunto. “Essa ferramenta não é útil apenas para a medicina ou mesmo para a ciência básica, mas também pode ajudar a solucionar o complexo problema da consciência. Ela pode investigar onde, no cérebro, estão os circuitos neurais que geram a sensação de dor, a visão ou até mesmo algo tão complexo quanto o pensamento humano.”

O ultrassom focalizado transcraniano é não invasivo e atinge camadas mais profundas do cérebro, com maior resolução, do que outras formas de estimulação cerebral, como a estimulação magnética ou elétrica transcraniana.

“Existem pouquíssimas maneiras confiáveis de manipular a atividade cerebral que sejam seguras e eficazes”, afirma Matthias Michel , filósofo do MIT que estuda a consciência e é coautor do novo trabalho.

O artigo, intitulado “ Ultrassom focalizado transcraniano para identificar o substrato neural da percepção consciente ”, foi publicado na revista Neuroscience and Biobehavioral Reviews . Os autores são Freeman, membro da equipe técnica do MIT Lincoln Laboratory; Brian Odegaard, professor assistente de psicologia na Universidade da Flórida; Seung-Schik Yoo, professor associado de radiologia no Brigham and Women's Hospital e na Harvard Medical School; e Michel, professor associado do Departamento de Filosofia e Linguística do MIT.

A pesquisa cerebral é particularmente difícil devido ao desafio de estudar indivíduos saudáveis. Além da neurocirurgia, existem poucas maneiras de obter conhecimento sobre as estruturas mais profundas do cérebro humano. A partir da parte externa da cabeça, abordagens não invasivas como ressonância magnética e outros tipos de ultrassom fornecem algumas informações de imagem, enquanto o eletroencefalograma (EEG) mostra a atividade elétrica no cérebro. Por outro lado, com o ultrassom focalizado transcraniano, ondas acústicas são transmitidas através do crânio, focalizando-se em uma área-alvo de poucos milímetros, permitindo que estruturas cerebrais específicas sejam estimuladas para estudar o efeito resultante. Portanto, essa técnica pode ser uma ferramenta produtiva para experimentos robustos.

Fundamentalmente, a tecnologia pode ajudar os pesquisadores a determinar padrões de causa e efeito, precisamente porque suas ondas de ultrassom modulam a atividade cerebral. Muitos estudos sobre a consciência hoje em dia medem a atividade cerebral em relação a, digamos, estímulos visuais, já que o processamento visual está entre os componentes essenciais da consciência. Mas não é necessariamente claro se a atividade cerebral medida representa a geração da consciência ou uma mera consequência dela. Ao manipular a atividade cerebral, os pesquisadores podem compreender melhor quais ações contribuem para a formação da consciência ou quais são seus subprodutos.

“O ultrassom focalizado transcraniano nos oferece uma solução para esse problema”, afirma Michel.

O “roteiro” apresentado no novo artigo visa ajudar a distinguir entre duas concepções principais de consciência. De forma geral, a concepção “cognitivista” defende que a atividade neural que gera a experiência consciente deve envolver processos mentais de nível superior, como o raciocínio ou a autorreflexão. Esses processos interligam informações de diversas partes do cérebro em um todo coerente, provavelmente utilizando o córtex frontal.

Em contraste, a ideia “não cognitivista” de consciência defende que a experiência consciente não requer tal aparato cognitivo; em vez disso, padrões específicos de atividade neural dão origem diretamente a experiências subjetivas particulares, sem a necessidade de processos interpretativos sofisticados. Nessa perspectiva, a atividade cerebral responsável pela consciência pode ser mais localizada, na parte posterior do córtex ou em estruturas subcorticais na parte posterior do cérebro.

Para utilizar o ultrassom focalizado transcraniano de forma produtiva, os pesquisadores propõem uma série de questões mais específicas que os experimentos poderiam abordar: Qual é o papel do córtex pré-frontal na percepção consciente? A percepção é gerada localmente ou são necessárias redes cerebrais abrangentes? Se a consciência surge em regiões distantes do cérebro, como as percepções dessas áreas são interligadas em uma experiência unificada? E qual é o papel das estruturas subcorticais na atividade consciente?

Ao modular a atividade cerebral em experimentos envolvendo, por exemplo, estímulos visuais, os pesquisadores podem se aproximar das respostas sobre as áreas do cérebro necessárias para a produção do pensamento consciente. O mesmo se aplica a estudos sobre, por exemplo, a dor, outra sensação fundamental ligada à consciência. Retiramos a mão de um fogão quente antes de sentirmos dor. Mas como a sensação consciente de dor é gerada e onde isso acontece no cérebro?

“É uma questão de ciência básica: como a dor é gerada no cérebro?”, diz Freeman. “E é surpreendente que haja tanta incerteza… A dor pode ter origem em áreas corticais ou em estruturas cerebrais mais profundas. Estou interessado em terapias, mas também curioso para saber se as estruturas subcorticais podem desempenhar um papel maior do que se imagina. Pode ser que a manifestação física da dor seja subcortical. Essa é uma hipótese. Mas agora temos uma ferramenta para examiná-la.”

Freeman e Michel não estão apenas traçando um caminho abstrato para outros seguirem; eles estão planejando experimentos futuros centrados na estimulação do córtex visual, antes de avançarem para áreas de nível superior no córtex frontal. Embora métodos de registro da atividade cerebral, como o EEG, revelem áreas visualmente responsivas, esses novos experimentos visam construir uma imagem causal mais completa de todo o processo de percepção visual e sua atividade cerebral associada.

“Uma coisa é dizer se esses neurônios responderam eletricamente. Outra coisa é dizer se uma pessoa viu luz”, diz Freeman.

Michel, por sua vez, também desempenha um papel ativo na promoção do interesse em estudos sobre a consciência no MIT. Juntamente com Earl Miller, professor titular da Cátedra Picower de Neurociência no Departamento de Ciências Cerebrais e Cognitivas do MIT, Michel é cofundador do MIT Consciousness Club , uma iniciativa interdisciplinar para estimular o estudo acadêmico da consciência, tanto no campus quanto em outras instituições da região de Boston.

O Clube da Consciência do MIT é parcialmente financiado pelo MITHIC , o MIT Human Insight Collaborative, uma iniciativa apoiada pela Escola de Humanidades, Artes e Ciências Sociais. O programa visa realizar eventos mensais, enquanto explora as pesquisas de vanguarda sobre a consciência.

No momento, Michel acredita que a vanguarda está, em grande parte, no ultrassom focalizado transcraniano.

“É uma ferramenta nova, então não sabemos ao certo até que ponto ela vai funcionar”, diz Michel. “Mas acredito que o risco é baixo e a recompensa é alta. Por que não seguir esse caminho?”