A Neurociência Cognitiva é uma área interdisciplinar de pesquisa que combina a medição da atividade cerebral (principalmente por meio de neuroimagem) com o desempenho simultâneo de tarefas cognitivas por seres humanos. Estas investigações têm tido sucesso na tarefa de conectar as ciências do cérebro (Neurociências) e as ciências da mente (Ciências Cognitivas). Os avanços neste tipo de pesquisa fornecem um mapa da localização das funções cognitivas no cérebro humano. Será que estes resultados nos ajudam a compreender como a mente se relaciona com o cérebro? Na minha opinião, os resultados obtidos pelas Neurociências Cognitivas conduzem a novas investigações no domínio da Neurobiologia Molecular, visando descobrir mecanismos biofísicos que geram a atividade medida por instrumentos de neuroimagem. Neste contexto, defendo que a compreensão de como os processos iónicos/moleculares apoiam a cognição e a consciência não pode ser feita através das explicações reducionistas padrão. O conhecimento dos mecanismos iônicos/moleculares pode contribuir para a nossa compreensão da mente humana, desde que assumamos uma forma alternativa de explicação, baseada em semelhanças psicofísicas, juntamente com uma visão ontológica da mentalidade e da espiritualidade como incorporadas na natureza física (e não fora da natureza, como é frequentemente assumido na cultura ocidental).
Palavras-chave: Modelo de “lei de cobertura” , neurobiologia molecular cognitiva , neurociência cognitiva , cognição incorporada e incorporada , homeoresis , filosofia da mente , reducionismo , estruturalismo , abordagem estruturalista-naturalista
Introdução
A moderna visão científica ocidental do mundo baseia-se na separação entre corpo e mente. Recentemente, esta separação tem sido questionada por um número crescente de cientistas, levando ao surgimento de novas áreas ou pesquisas inter e transdisciplinares.
A neurociência é uma dessas áreas multidisciplinares, composta por diversas abordagens que estudam a estrutura e função do cérebro, como neuroanatomia, neurofisiologia, neurofarmacologia e neurociência de sistemas. As Neurociências Cognitivas (NC) constituem uma área interdisciplinar de pesquisa que tenta elucidar as relações entre estrutura/função cerebral e processamento cognitivo: proporcionando assim um elo entre o estudo do cérebro e o estudo da mente. Espera-se que pesquisas bem-sucedidas nesta área, principalmente a partir de estudos de neuroimagem, abordem problemas filosóficos relativos à percepção, ao pensamento, à linguagem, à intencionalidade e à construção do conceito de Self, áreas que também são de interesse direto para a Psiquiatria.
Uma trajetória pessoal
Meu primeiro contato com as Neurociências Cognitivas foi por meio da coleção clássica de Gazzaniga (1995) , quando percebi que antigas questões filosóficas relativas à mente humana poderiam ser abordadas por meio da metodologia científica. Tendo formação acadêmica em Filosofia da Ciência, as Neurociências Cognitivas me interessaram por dois motivos: primeiro, pude fazer uma análise filosófica dos conceitos e metodologias utilizadas na área; e segundo, poderia avaliar criticamente se os resultados poderiam permitir uma melhor compreensão da mente humana.
Em 1996, a agência de fomento brasileira FAPESP me patrocinou para um período de pós-doutorado de dois anos no Massachusetts Institute of Technology (MIT). Isso foi no Departamento de Ciências do Cérebro e Cognitivas, sob a supervisão do Dr. Stephan L. Chorover. Foi uma ótima oportunidade para conhecer mais profundamente esta nova área interdisciplinar e desenvolver pesquisas teóricas sobre seus fundamentos. Uma das minhas primeiras constatações foi que a área não foi criada pelo esforço de Gazzaniga, mas tinha uma longa história desde a década de 1960, quando foi criado o Programa de Pesquisa em Neurociências no MIT.
Em 1996 e 1997, participei das reuniões da Cognitive Neuroscience Society em Boston e São Francisco (EUA). Nessa altura, os investigadores ainda se questionavam sobre a natureza da investigação nesta área. Alguns deles estavam inclinados a definir o NC como parte das neurociências que investigam os processos cognitivos, enquanto outros o definiram como a parte da ciência cognitiva que elabora modelos explicativos de inspiração biológica. Esta divisão também esteve presente no Departamento do MIT, com dois grupos diferentes trabalhando em locais diferentes e com perspectivas diferentes.
Para ser franco, não fiquei satisfeito com estas duas correntes principais, porque estavam habituadas a fazer suposições simplistas sobre as atividades cerebrais que sustentam a consciência, os chamados “correlatos neurais da consciência” (não gosto de usar esta expressão, uma vez que Tenho boas razões para acreditar que as células gliais também participam na consciência). Os neurocientistas que faziam pesquisas com imagens cerebrais procuravam apenas quais áreas se tornavam mais ativadas para cada tipo de tarefa cognitiva. Já os cientistas cognitivos elaboraram modelos computacionais com neurônios artificiais realizando operações aritméticas, com foco em seus padrões de conectividade. Diferentes padrões de conectividade foram considerados por ambas as correntes como explicações de diferentes fenómenos mentais, mas este tipo de explicação não lançou novas luzes sobre a vida mental (ver Thagard, 2003 ).
Minha trajetória pessoal rumou para uma terceira direção: pesquisa teórica sobre mecanismos neurobiológicos moleculares que sustentam a consciência, com foco nos fenômenos psiquiátricos como o melhor caminho disponível para entender como o cérebro gera atividade mental e consciência.
Devo explicar o que me insatisfeito nas outras duas abordagens. Têm tido sucesso de acordo com os padrões científicos e acabaram por ser integrados num paradigma bem aceite na área. Contudo, eles apenas arranham a superfície do problema filosófico de relacionar cérebro e mente. A neurobiologia molecular cognitiva, por sua vez, embora também seja uma área científica que obedece a procedimentos experimentais rígidos, trouxe uma riqueza de detalhes sobre o funcionamento do cérebro, permitindo a construção de novas hipóteses sobre os mecanismos biofísicos que sustentam a vida mental.
Neurociência Cognitiva e Neurobiologia Molecular
Avanços recentes na neurobiologia forneceram explicações de processos mentais – como memória e reconhecimento perceptivo – com base em estruturas genéticas e moleculares. O Prémio Nobel da Medicina de 2004 confirma uma tendência anterior de valorizar a descoberta de mecanismos moleculares que apoiam as atividades mentais. (Para obter informações sobre os Laureados com o Nobel, consulte http://nobelprize.org/ para obter informações sobre os Laureados em Fisiologia ou Medicina de 2004, consulte ) http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2004/index.html. O trabalho de E. Kandel, P. Greengard e E. Carlsson, premiado em 2001, focou nas microestruturas responsáveis pela aprendizagem, memória e efeito de substâncias psicoativas. O trabalho dos laureados de 2004, R. Axel e LB Buck, e a linha de pesquisa que eles contribuíram para construir, revelam uma conexão entre a atividade de moléculas específicas (genes, receptores de proteínas) e experiências mentais como reconhecimento de odores (ver Leon e Johnson , 2003 ) e dor (ver Reilly et al. , 2004 ).
Tal escolha dos laureados com o Nobel indica como as descobertas - sobre uma estreita relação entre a nossa estrutura molecular e as nossas funções mentais - são importantes (e surpreendentes) para a comunidade científica. Esta relação já era evidente na Medicina, onde a procura do Genoma Humano era considerada um passo crucial na compreensão e tratamento de vários tipos de doenças. No entanto, geralmente se supunha que os domínios da mente humana estavam além da organização bioquímica do cérebro, possivelmente devido a crenças religiosas que sustentavam que a nossa vida mental é propriedade de uma alma espiritual, independente do corpo e capaz de sobreviver após a morte biológica. .
Hoje, além de relacionar funções mentais com áreas cerebrais diferencialmente ativadas ou supostas redes neurais, neurobiólogos moleculares e biofísicos estão começando a relacioná-las com íons e moléculas que compõem vias de sinalização. Quando as propriedades dos elementos de um sistema contam como parte da explicação dos fenómenos emergentes neste sistema, é adoptada uma abordagem estruturalista : a estrutura dos nossos cérebros determina as possibilidades das nossas mentes . Se tivéssemos genes diferentes e, em seguida, receptores olfativos diferentes, os odores que percebemos seriam diferentes. É claro que ainda não conhecemos o caminho completo que leva das propriedades moleculares às mentais, mas está próximo o momento em que esta questão poderá ser levantada e respondida.
É importante notar que a estrutura dos seres vivos não é estática . No estudo de um sistema que evolui no tempo - um sistema dinâmico - é necessário considerar uma estrutura com componentes que variam ao longo do tempo, como no conceito clássico de homeorese avançado por Waddington (1977) . Os sistemas homeométricos passam por um processo evolutivo que altera não apenas suas funções, mas também sua estrutura. Por exemplo, o desenvolvimento de um embrião é um processo em que tanto a estrutura como a função mudam, levando ao surgimento de novas propriedades. Portanto, a ideia do estruturalismo não implica a existência de uma estrutura estática gerando um conjunto finito de funções. É compatível com uma estrutura em evolução gerando um conjunto potencialmente infinito de funções.
A emergência da atividade mental a partir de processos cerebrais - interagindo com todo o corpo e o ambiente - é um caso típico de emergência forte ( Stephan, 1999 ), quando os estados resultantes de um processo físico não podem ser completamente deduzidos, mesmo 'a posteriori', das leis/princípios que regem o sistema. A abordagem estruturalista contrasta com os projetos atuais nas áreas da Inteligência Artificial (IA) e da Vida Artificial (LA), que ignoram os constrangimentos estruturais que regem o surgimento da atividade mental. Esta perspectiva causa uma limitação na sua abordagem à vida e à mentalidade, uma vez que o conhecimento da estrutura de um sistema pode apoiar previsões indutivas sobre o seu comportamento. Embora os esforços da IA e da LA possam ser válidos de acordo com os seus propósitos tecnológicos, as explicações da vida e da mentalidade que este tipo de investigação pode oferecer são severamente limitadas pelos recursos explicativos que utilizam.
Diferentes Visões da Explicação Científica
A Neurobiologia Molecular modela a atividade cerebral em termos de interação de íons e moléculas. Supõe-se que as propriedades biofísicas de íons e moléculas gerem, por meio de processos auto-organizados (incluindo a interação com o corpo e o ambiente), propriedades mentais emergentes como aprendizagem, memória, atenção, afeto, emoção e consciência. Inspirado pelos resultados empíricos alcançados por esta abordagem, entendo que é necessária uma nova concepção de explicação científica para dar conta das propriedades emergentes.
Tal compreensão não se baseia numa abordagem reducionista (como a defendida por Bickle, 2003 ), de dedução de fenómenos mentais a partir de teorias neurocientíficas e princípios-ponte. O estruturalismo é uma visão alternativa que considera as propriedades da estrutura para avaliar a semelhança das funções estruturais com as funções mentais. O raciocínio baseado em semelhanças é capaz de suportar inferências indutivas de estruturas biofísicas para estruturas mentais que não são possíveis numa modalidade de raciocínio sintático-dedutivo. Existe uma estreita relação entre o julgamento de similaridade e as inferências indutivas, sendo a primeira mais fundamental no pensamento humano e usada para resolver os problemas clássicos de indução (um argumento detalhado sobre este propósito é apresentado por Gärdenfors, 2000 ).
Dou quatro exemplos para ilustrar como o raciocínio baseado em semelhanças estruturais e funcionais psicofísicas opera no contexto da explicação dos fenômenos cognitivos da neurobiologia molecular:
Primeiro, os animais com um défice na actividade da proteína CaMKII (Proteína Quinase II dependente de calmodulina) apresentam um défice na formação de memória. Este raciocínio é indução por vicariância : a falta de uma função f no cérebro implica a falta de uma função f′ na mente.
Um segundo exemplo é que uma diminuição nos níveis de serotonina prediz o início da depressão. Esse raciocínio é indução por similaridade : uma vez que a serotonina é um neuromodulador que aumenta a eficácia das sinapses, uma diminuição nos níveis de serotonina também diminuiria a eficácia da comunicação sináptica. Embora não saibamos exatamente o que a comunicação sináptica tem a ver com o humor , um fenômeno mental, podemos encontrar uma semelhança entre a diminuição da serotonina e a diminuição da disposição mental (não acredito que a baixa serotonina seja a causa da depressão; para mim opinião sobre este assunto, ver Pereira et al. , 2006 ). O terceiro exemplo é também um caso de raciocínio indutivo, baseado numa experiência que produziu um aumento na função molecular. É bem conhecido que o receptor de membrana NMDA está envolvido na capacidade de aprendizagem associativa. Prevê-se que camundongos geneticamente modificados com superexpressão do receptor NMDA apresentem melhores capacidades de aprendizagem. Esse raciocínio é baseado na função do receptor NMDA no único neurônio cortical, onde funciona como detector de coincidências, proporcionando excitação neuronal ao receber dois pulsos excitatórios em uma janela de tempo estreita. A aprendizagem associativa é uma função mental que consiste basicamente em conectar diferentes estímulos. Não é verdade que os impulsos recebidos pelo receptor NMDA em cada neurônio correspondam aos estímulos a serem associados; entretanto, sua função fisiológica apresenta algum grau de semelhança com a função mental (para uma análise mais detalhada dos mecanismos glutamatérgicos envolvidos na aprendizagem perceptiva, ver Pereira Jr, 2006 ). O quarto exemplo é um caso em que o aumento da quantidade de um tipo de componente molecular leva a uma diminuição da atividade mental. Também neste caso há indução por similaridade , mas desta vez com proporcionalidade inversa. É bem conhecido que o transmissor GABA e seus receptores têm a função fisiológica de inibir a atividade neuronal. A ingestão de substâncias que desempenham a mesma função do GABA é utilizada na Psiquiatria como tranquilizante, no tratamento de ansiedade e psicoses. A ansiedade é um fenômeno mental, possuindo propriedades que não podem ser deduzidas dos processos biofísicos no cérebro. No entanto, podemos encontrar uma semelhança entre a função fisiológica de promover a inibição neuronal e a função mental de tranquilizar.
Inadequação do modelo de 'Lei de Cobertura'
Os processos estudados pela mecânica newtoniana eram do tipo certo para serem capturados e previstos por procedimentos dedutivos, mas a emergência das relações mentais a partir das biofísicas parece envolver um tipo de processo que não pode ser capturado e previsto num quadro dedutivo. Qual a razão desta possível limitação? Será porque o processo de emergência segue um caminho intrinsecamente probabilístico em vez de um caminho determinístico? A ligação entre as estruturas biofísicas e mentais é uma função matemática (mapeamento um-para-um ou muitos-para-um de relações de primeira ordem) que pode ser computada dedutivamente ou apenas uma relação (que também inclui mapeamentos um-para-muitos)? isso exigiria estratégias de computação mais sofisticadas?
A estratégia explicativa dedutivo-reducionista clássica baseia-se no pressuposto de que a teoria reduzida (que supostamente expressa a dinâmica do fenómeno a ser explicado) pode ser completamente derivada da teoria redutora, eventualmente complementada por princípios de ponte e pelas condições iniciais e de contorno. Tal preconceito é historicamente fundamentado na mecânica newtoniana, onde se acreditava que três leis únicas explicavam completamente o movimento de todos os corpos físicos. Tal poder explicativo baseava-se numa simplificação metodológica do sistema, ignorando o atrito, a dissipação de calor, as interações de muitos corpos, os efeitos de feedback não lineares e outras características complexas do mundo físico real.
Este tipo de explicação dedutiva, também conhecido como modelo da “Lei da Cobertura”, tem sido criticado em abordagens recentes de sistemas complexos. Não foi bem aceito na Biologia, área onde o conhecimento das propriedades estruturais é geralmente considerado como tendo mais poder explicativo do que o conhecimento das leis. A razão deriva da teoria evolucionária. Existem dois fatores aleatórios que dificultam abordagens puramente dedutivas dos processos evolutivos: o primeiro diz respeito à geração de novidades biológicas por meio de mutações e o segundo diz respeito aos mecanismos de especiação alopátrica propostos por Ernest Mayr, que envolve um isolamento geográfico aleatório que contorna Estatísticas populacionais de Hardy-Weinberg (para uma discussão detalhada, ver Hull, 1974 ).
Uma breve nota explicativa sobre os mecanismos alopátricos e a lei de Hardy-Weinberg seria apropriada aqui. A especiação alopátrica é um processo pelo qual um pequeno grupo pertencente a uma população biológica é geograficamente (e, como consequência, também geneticamente) isolado do grupo maior. Nesta condição, as flutuações na frequência dos genes, causadas por mutações em um ou mais indivíduos, podem ser amplificadas e eventualmente dominar o subgrupo isolado. Numa população maior, tal flutuação originada individualmente não poderia tornar-se dominante por causa da lei de Hardy-Weinberg, que estabelece a forma de cálculo estatístico da frequência dos genes nas populações. Segundo esta lei estatística, pequenas flutuações compensam-se e, portanto, anulam-se, não influenciando os valores médios que dominam o sistema como um todo.
Na Filosofia da Mente, com maior razão, a abordagem dedutivo-reducionista tem limitações. O sistema cérebro-corpo-ambiente envolve interações complexas entre seus componentes, gerando resultados que aparentemente não podem ser previstos a partir de sentenças semelhantes a leis que compõem as teorias científicas atuais.
Nesta situação, uma possibilidade é abandonar a abordagem dedutivo-reducionista e recorrer a uma forma alternativa de explicação científica, como a procura de semelhanças entre processos biofísicos e mentais. Possivelmente, esta abordagem alternativa à explicação científica pode proporcionar uma nova abordagem às questões centrais debatidas na Filosofia da Mente, permitindo aos filósofos encontrar soluções menos ambiciosas - mas mais realistas - para o problema da compreensão da relação entre o cérebro e a mente.
Um desenvolvimento nesta direção é o novo paradigma da cognição incorporada e incorporada. “Incorporado” significa que os processos cognitivos devem ser considerados num contexto que – para os seres humanos – inclui restrições histórico-culturais. “Incorporado” significa que o agente cognitivo opera em um corpo físico/biológico que participa dos processos cognitivos. Neste paradigma, as antigas suposições feitas pela IA sobre a cognição como um processo puramente lógico são abandonadas. Este movimento conceitual permite que alguns problemas antigos enfrentados pelas abordagens computacionais tradicionais - como o chamado “problema de frame” - sejam resolvidos por meio de uma imersão do sistema cognitivo em um ambiente informacionalmente rico, dispensando-o da necessidade de manter todos os dados relevantes. informações em sua memória interna. Esse movimento conceitual leva à revalorização do conhecimento do senso comum e do raciocínio indutivo/abdutivo como alternativas para superar as dificuldades encontradas na abordagem dedutiva.
Observações Finais
O estruturalismo é uma alternativa, além do reducionismo e do materialismo eliminativo, que fornece explicação indutiva das funções psicológicas a partir de teorias e dados biofísicos, integrando os resultados da neurobiologia molecular com a neurociência cognitiva.
Filosoficamente, proponho que a atividade mental emerge da organização e atividade de elementos e mecanismos da natureza, que determinam o leque de possibilidades da nossa consciência. Nesta visão, a organização e a atividade cerebral são importantes (e provavelmente necessárias) para tornar possível a manifestação da vida mental. Esta abordagem estruturalista-naturalista supera o dualismo do físico e do mental, ao mesmo tempo que evita o panpsiquismo – a teoria filosófica que atribui a vida mental a todos os aspectos da natureza. Apenas os elementos e mecanismos da natureza que participam na actividade cerebral que apoiam a consciência podem deixar a sua marca no processo.
Nesta perspectiva, a mentalidade, bem como a dimensão divina da realidade (o Infinito, tal como proposto na filosofia de Spínoza), estão inseridas na natureza física e só se manifestam por meio de elementos e mecanismos físicos. Numa visão tão imanentista e monista da realidade, o Infinito se manifesta apenas através dos aspectos finitos da natureza que experimentamos. As Neurociências Cognitivas, como uma nova área de investigação, podem ser consideradas como um passo limitado na direção de uma visão de mundo tão naturalista. No entanto, é muito importante, uma vez que obedece a procedimentos padrão de investigação científica e tem sido aceite no contexto da ciência e da cultura ocidentais.
O progresso do conhecimento científico geralmente não dá uma resposta definitiva aos problemas filosóficos, mas pode impelir filósofos cientificamente informados a uma melhor formulação (ou reformulação) de questões fundamentais. A forte correlação entre atividade cerebral e mentalidade encontrada nas Neurociências Cognitivas pode mudar o centro da investigação filosófica sobre a relação entre cérebro e mente: em vez de perguntar se existe tal relação, somos impelidos a perguntar como esta relação ocorre. A resposta à pergunta mais recente pode demorar muito para aparecer, pois exige de nós uma compreensão mais completa de como o cérebro funciona. As Neurociências Cognitivas têm-nos fornecido boas demonstrações empíricas sobre a relação entre atividade cerebral e mentalidade, mas ainda estamos longe de explicar como o cérebro gera (ou é gerado pela) mente.
Leve mensagem para casa
O progresso da ciência pode ajudar a resolver problemas filosóficos, mas não automaticamente. A decisão de levar a sério os resultados científicos em questões ontológicas é em si uma decisão filosófica. Existem várias interpretações filosóficas possíveis de resultados científicos relacionados ao problema filosófico mente-cérebro. Na minha opinião, o aprofundamento da investigação científica nas dimensões fundamentais da natureza, desde o nível molecular até ao nível quântico de organização, pode ser uma fonte de insights importantes sobre quem somos, porque existimos e o que estamos a fazer neste mundo, apenas para mencionar algumas questões filosóficas básicas. Por outro lado, para aqueles que colocam a mente humana num domínio da realidade separado da natureza, o conhecimento dos mecanismos cerebrais não pode lançar novas luzes sobre a mente humana.
Perguntas que o artigo levanta
As Neurociências Cognitivas fornecem uma abordagem não reducionista da mente humana? A Neurobiologia Molecular é intrinsecamente reducionista? Ou o julgamento depende da nossa própria visão de mundo?
Podem os padrões da metodologia científica ocidental permitir uma compreensão da mente humana? É possível compreender a consciência humana como um conjunto de processos objetivos e mensuráveis no cérebro?
Quanto a Psiquiatria se beneficiaria com as Neurociências Cognitivas? Fornece uma visão mais ampla do cérebro/mente do que a neurobiologia molecular? Poderia ajudar a formular novas direções terapêuticas?
Qual é o lugar da mente humana e da espiritualidade no mundo? A mente e a dimensão divina da realidade estão dentro e/ou fora da Natureza? A investigação das menores partes da natureza nos aproxima ou nos afasta da dimensão espiritual da realidade?
Se o Estruturalismo Naturalista for verdadeiro, quais são os mecanismos cerebrais que manifestam a mentalidade e a espiritualidade? Eles poderiam ser explicados pela teoria quântica?
Publicado originalmente em National Library of Medicine and National Center for Biotechnology Information