Em busca da consciência


Psicólogos, neurocientistas e teóricos trabalham juntos para analisar, através do sistema visual, a relação entre mente e cérebro.

Revista Scientific American - por Francis Crick e Christof Koch*

A questão mais enigmática em neurobiologia, atualmente, é a relação entre mente e cérebro. Aquilo que conhecemos como mente está intimamente relacionado a certos aspectos do comportamento do cérebro, e não ao coração, como pensava Aristóteles. Seu aspecto mais misterioso é a consciência, que pode assumir várias formas, da experiência de dor à consciência de si mesmo. No passado, freqüentemente se considerava, como em Descartes, que a mente (ou alma) seria algo imaterial, separada do cérebro, mas interagindo com ele de algum modo. Poucos neurocientistas, como o falecido sir John Eccles, afirmavam que a alma é distinta do corpo. Hoje, a maioria acredita que é possível explicar todos os aspectos da mente, inclusive seu atributo mais enigmático - a consciência - de maneira mais materialista, como o comportamento de redes neuronais agindo em concerto. Conforme afirmou há um século William James, a consciência não é uma entidade, mas um processo.

No entanto, ainda é preciso descobrir qual é, exatamente, esse processo. Muitos anos depois de James escrever The Principles of Psychology, a consciência continuava a ser um conceito tabu na psicologia americana devido ao movimento behaviorista. Com o advento da ciência cognitiva em meados da década de 50, tornou-se novamente possível aos psicólogos levar em conta processos mentais, e não mais meramente observar o comportamento. Apesar disso, até recentemente muitos cientistas cognitivos, como quase todos os neurocientistas, ignoravam a consciência. Achavam que a questão fosse puramente "filosófica" ou então demasiada inacessível para ser estudada experimentalmente.

Conceitos-chave

- A questão central da neurobiologia neste momento é a relação entre mente e cérebro.
- Para muitos cientistas cognitivos as computações realizadas pelo cérebro são basicamente inconscientes, e o que se torna consciente é apenas o resultado final dessa computação.
- Aquilo de que estamos conscientes num certo momento não é uma questão simples e pode haver uma forma de consciência fugaz que não exija mecanismo de atenção.
- A consciência está em constante mutação. As redes funcionais neuronais se manifestam em diferentes níveis e interagem para formar redes ainda maiores que duram frações de segundo.
- O propósito da consciência visual deve ser o de alimentar áreas corticais relacionadas com as implicações do que vemos.

  • Novas estratégias

Isso é ridículo, e por isso alguns anos atrás começamos a pensar qual o melhor modo de abordar cientificamente o problema. Como explicar que os eventos mentais são provocados pelo disparo de extensos agrupamentos de neurônios? Embora haja quem julgue este método uma causa perdida, achamos pouco eficaz preocupar-nos muito com aspectos do problema que não podem ser solucionados somente com as idéias científicas existentes. Talvez sejam necessários conceitos radicalmente novos- basta lembrarmos das transformações impostas pela mecânica quântica - mas a única solução sensata é insistir na investida experimental até depararmos com dilemas que exijam novos modos de pensamento.

Existem várias abordagens possíveis para o problema da consciência. Para alguns psicólogos, é necessário tentar explicar o maior número possível de seus aspectos, incluindo emoção, imaginação, sonhos, experiências místicas etc. Isso pode ser necessário a longo prazo, mas achamos mais prudente começar com um aspecto da consciência que pode ceder com mais facilidade. Selecionamos o sistema visual dos mamíferos, porque os humanos são animais bastante visuais e porque já foram feitos inúmeros trabalhos experimentais e teóricos sobre isso.

Serão necessárias muitas pesquisas até que possamos descrever cientificamente a consciência visual. Não tentamos defini-la em si por causa dos riscos de uma definição prematura. (Se isso parece uma desculpa. tente definir a palavra "gene", e verá que não é simples). No entanto, as provas experimentais fornecem vislumbres suficientes sobre a natureza da consciência visual para orientar a pesquisa.

Embora a principal função do sistema visual seja perceber objetos e eventos no mundo à nossa volta, a informação disponível para nossos olhos não é por si só suficiente para dotar o cérebro com uma interpretação única do mundo visual. O cérebro precisa utilizar experiências passadas (sejam próprias, sejam de ancestrais distantes implantadas em nossos genes) para ajudar a interpretar a informação que chega a nossos olhos. Um exemplo seria o da derivação da representação tridimensional do mundo a partir dos sinais bidimensionais que incidem sobre nossas retinas.

A visão é um processo construtivo, no qual o cérebro tem de realizar atividades complexas (por vezes denominadas computações) para decidir que interpretação adotar sobre informações visuais ambíguas. Ele atua ativamente na formação de uma representação simbólica do mundo visual, mapeando (no sentido matemático) certos aspectos desse mundo.

  • Processo inconsciente

Como muitos cientistas cognitivos, Ray Jackendoff, da Brandeis University, postula que as computações realizadas pelo cérebro são predominantemente inconscientes; aquilo de que nos tornamos conscientes é o resultado final desta computação. Embora a concepção habitual seja que essa consciência ocorre nos níveis mais elevados do sistema computacional, Jackendoff propõe uma teoria de consciência em nível intermediário. Aquilo que vemos seria a representação de superfícies diretamente visíveis a nós, juntamente com seus contornos, orientação espacial, cor, textura e movimento. Na etapa seguinte, esse esboço seria processado pelo cérebro para produzir uma representação tridimensional, da qual não estamos conscientes visualmente. Por exemplo, se olharmos para uma pessoa que está de costas, vemos a parte de trás de sua cabeça, porém não seu rosto. Contudo, o cérebro infere que a pessoa tem um rosto - se a pessoa se virasse e não o tivesse, ficaríamos bastante surpresos.

De forma vívida, estamos conscientes da representação, centrada em quem vê, que corresponde à parte visível da cabeça. O que o cérebro infere sobre a parte da frente viria de alguma espécie de representação tridimensional. Isso não significa que o fluxo de informação parta apenas da representação da superfície para a representação tridimensional; é praticamente certo que o fluxo ocorra em ambas as direções. Quando imaginamos a parte da frente do rosto, estamos conscientes de uma representação de superfície gerada pela informação do modelo tridimensional.

É importante distinguir entre representação explícita, simbolizada sem processamento adicional, e implícita, que contém a mesma informação, mas exige mais processamento para se tornar explícita. O padrão de pontos coloridos numa tela de televisão, por exemplo, contém uma representação implícita (suponhamos, do rosto de alguém), mas somente cada ponto e sua localização são explícitos. Quando vemos um rosto na tela, deve haver neurônios em nosso cérebro cujos disparos simbolizem esse rosto.

Esse padrão de disparos de neurônios é chamado de representação ativa. A representação latente de um rosto deve também estar armazenada no cérebro, provavelmente como um padrão especial de conexões sinápticas entre neurônios. É provável que tenhamos uma representação, normalmente inativa, da Estátua da Liberdade no cérebro. Se pensamos nela, a representação se torna ativa, com a descarga dos neurônios pertinentes.

Um objeto pode ser representado de mais de uma maneira - como imagem visual, como um conjunto de palavras e seus sons latentes, ou mesmo como uma sensação tátil ou um cheiro. Estas representações diferentes provavelmente interagem, e é provável que se distribuam por muitos neurônios, tanto localmente quanto de maneira mais global, e não sejam tão simples e diretas. Há indícios sugestivos, extraídos em parte de estudos relativos ao disparo de neurônios em várias regiões do cérebro de um macaco, e em parte pela análise dos efeitos de determinadas lesões cerebrais em seres humanos, de que diferentes aspectos do rosto - e das implicações de um rosto - podem ser representados em diferentes regiões do cérebro.

Primeiro, há a representação do rosto como rosto: dois olhos, um nariz, uma boca etc. Habitualmente, os neurônios envolvidos não são muito meticulosos quanto ao tamanho ou posição exata desse rosto no campo visual, e tampouco muito sensíveis a pequenas mudanças em sua orientação. Em macacos, há neurônios que reagem melhor quando o rosto se vira em determinada direção, enquanto outros parecem mais concentrados na direção para a qual os olhos estão voltados. Há também representações de partes do rosto, independentes de sua representação como um todo. Além disso, cada uma das implicações de ver um rosto, tais como o sexo da pessoa, a expressão facial, sua familiaridade e, em particular, de quem é o rosto, pode ser correlacionada com neurônios disparando em lugares distintos.

Aquilo de que estamos conscientes a qualquer momento, num sentido ou noutro, não é uma questão simples. Pode haver uma forma muito passageira de consciência fugaz, que represente somente traços bastante simples e não exija um mecanismo de atenção. A partir dessa breve consciência, o cérebro constrói uma representação centrada em quem vê - o que vemos vívida e claramente -, que de fato exige atenção. Isso provavelmente leva a representações tridimensionais de objetos e, em seguida, a representações mais cognitivas.

Representações relativas a consciências vívidas possivelmente têm propriedades especiais. William James achava que a consciência envolvia tanto atenção quanto memória de curto prazo. A maioria dos psicólogos concordariam hoje com essa posição. Jackendoff escreve que a consciência é "enriquecida" pela atenção, sugerindo que, embora não seja essencial para certos tipos limitados de consciência, é necessária para a consciência plena. No entanto, não está claro que formas de memória estariam envolvidas. Algumas formas de conhecimento adquirido estão de tal modo arraigadas no mecanismo de processamento neural que certamente fazem parte do processo de conscientização. Por outro lado, estudos de pacientes com lesão cerebral indicam que a capacidade de conservar memórias episódicas de longa duração não é essencial para a consciência.

É difícil imaginar que alguém possa estar consciente se não possui memória, mesmo que extremamente breve, daquilo que acabou de acontecer. Psicólogos visuais falam de memória icônica, que dura por uma fração de segundo, e memória operacional (como a utilizada para lembrar de um novo número de telefone), mantida só por alguns segundos se não for constantemente repetida. Não está claro se estas duas formas são essenciais para a consciência. De qualquer modo, a divisão da memória de curta duração nestas duas categorias pode ser demasiadamente simplista.

Se esses complexos processos de consciência visual estão localizados em partes do cérebro, onde se situa cada um deles? Muitas regiões do cérebro podem estar envolvidas, mas é quase certo que o neocórtex cerebral exerça papel predominante. A informação visual vinda da retina alcança o neocórtex basicamente por meio de uma parte do tálamo (o corpo geniculado lateral); outra via visual importante, originada da retina, é o colículo superior, na porção mais alta do tronco encefálico.

Em seres humanos, o córtex consiste de duas folhas engrouvinhadas de modo complexo, uma em cada lado da cabeça e interligadas por um grande trato, de cerca de 200 mil axônios, denominado corpo caloso. Se o corpo caloso é seccionado numa cirurgia para separar o cérebro, feita em casos de epilepsia refratária ao tratamento, um hemisfério não tem ciência do que o outro está vendo. Em particular, o hemisfério esquerdo (de uma pessoa destra) parece não estar consciente da informação visual recebida exclusivamente pelo hemisfério direito.

O que acabamos de dizer demonstra que nenhuma das informações necessárias para a consciência visual pode alcançar o outro hemisfério do cérebro descendo pelo tronco encefálico e subindo de volta. Em pessoas normais, esta informação consegue chegar ao outro lado simplesmente usando os axônios do corpo caloso.

O sistema hipocampal, outra parte do cérebro, está envolvido em memórias instantâneas, ou episódicas, que depois de semanas e meses são transferidas para o neocórtex. Por causa de sua localização, esse sistema recebe dados, e do mesmo modo os projeta, de e para muitas partes do cérebro. Assim, poder-se-ia suspeitar que o sistema hipocampal fosse a sede da consciência. Não é o caso: indícios obtidos em estudos com pacientes com lesões cerebrais mostram que ele não é essencial para a consciência visual, embora uma pessoa privada dele apresente deficiências graves na vida cotidiana, pois é incapaz de recordar algo que aconteceu há pouco mais de um minuto.

Em termos gerais, o neocórtex de animais em estado de alerta provavelmente age de dois modos. Ao se estruturar em redes elétricas rudimentares e um tanto redundantes, produzidas por nossos genes e por processos embriológicos, o neocórtex recorre, entre outras, à experiência visual, para lentamente se "reorganizar funcionalmente", a fim de criar categorias (ou "características") às quais possa responder. A exposição a um exemplo único não leva à criação de uma nova categoria no neocórtex, embora possam ocorrer pequenas modificações das conexões neurais.

A segunda função do neocórtex (pelo menos no que diz respeito à parte visual) é reagir com extrema rapidez aos sinais que chegam. Para isso, emprega categorias que aprendeu e tenta encontrar as combinações de neurônios ativos que, com base na experiência passada, têm maior probabilidade de representar os objetos e eventos relevantes do mundo visual naquele momento. A formação de redes funcionais de neurônios ativos pode também ser influenciada por informações provenientes de outras partes do cérebro: por exemplo, sinais indicando ao que prestar atenção ou expectativas sobre a natureza do estímulo.

A consciência, como observou William James, está em constante mutação. As redes funcionais neuronais formadas rapidamente ocorrem em diferentes níveis e interagem para formar redes funcionais ainda maiores. Elas são transitórias e comumente duram apenas uma fração de segundo. Como são a base do que vemos, a evolução fez com se formassem o mais rapidamente possível; do contrário, nenhum animal sobreviveria. Mas, se o cérebro leva desvantagem ao formá-las com rapidez - já que, comparados a computadores, os neurônios agem muito lentamente - compensa essa lentidão em parte utilizando uma enorme quantidade de neurônios, simultaneamente e em paralelo, e em parte reorganizando o sistema de maneira relativamente hierarquizada.

Se, em um dado momento, a consciência visual corresponde a grupos de neurônios disparando, onde se localizam estes neurônios e como ocorre a descarga? É bastante improvável que a consciência visual ocupe todos os neurônios do neocórtex que disparam acima da média em determinado momento. Em teoria, alguns deles devem estar envolvidos na computação, tentando organizar as melhores redes funcionais, enquanto outros expressam os resultados destas computações, ou seja, aquilo que vemos.

Algumas evidências experimentais apóiam esta teoria. Um fenômeno conhecido como rivalidade binocular, que ocorre quando cada olho recebe um dado visual diferente relativo à mesma parte do campo de visão, pode ajudar a identificar os neurônios cujo disparo simboliza a consciência. O sistema visual inicial do lado esquerdo do cérebro recebe informações dos dois olhos, mas vê apenas a parte do campo visual à direita do ponto de fixação. O inverso é verdadeiro para o lado direito. Se esses dois dados conflitantes competem entre si, vemos não os dois dados superpostos, mas primeiro um e depois outro, e assim alternadamente.

Este fenômeno pode ser testado em uma exposição montada por Sally Duensing e Bob Miller intitulada O sorriso do gato. Os espectadores mantêm o olhar fixo e, através de um espelho, um dos olhos pode ver o rosto de uma pessoa diretamente na sua frente, enquanto outro olho vê uma tela branca ao lado. Se o espectador balança a mão na frente da tela, no mesmo local do campo viisual ocupado pelo rosto, este último desaparece. Por ser visualmente muito saliente, o movimento da mão captura a atenção do cérebro. Se o espectador move os olhos, o rosto reaparece. Em alguns casos, apenas parte dele desaparece: às vezes resta um olho, às vezes ambos. Se o espectador olha para o sorriso da pessoa, o rosto pode desaparecer, deixando apenas o sorriso. Por isso o efeito foi chamado de "O sorriso do gato", inspiirado no livro Alice no país das maravilhas, de Lewis Carroll.

Embora seja difícil, porém não impossível, registrar a atividade de neurônios isolados no cérebro humano, isso pode ser feito em macacos. A rivalidade binocular foi estudada por Nikos K. Logothetis e Jeffrey D. Schall, ambos do MIT, que treinaram um macaco para manter os olhos parados e sinalizar quando visse o movimento ascendente ou descendente de uma grade horizontal. Para criar a rivalidade, o movimento ascendente foi projetado em um dos olhos do macaco, e o movimento descendente no outro, de modo que as duas imagens se sobrepõem no campo visual. O macaco sinaliza que vê altemadamente os movimentos para cima e para baixo, exatamente como os humanos. Apesar de o estímulo de movimento ser sempre o mesmo, a percepção do macaco muda quase a cada segundo.

A área cortical MT (que alguns pesquisadores preferem denominar V5) relaciona-se basicamente a movimento. O que fazem os neurônios da área MT quando a percepção do macaco é ora para cima, ora para baixo? (Os pesquisadores estudaram apenas a primeira reação do macaco.) A resposta mais simples - os dados completos são muito mais confusos - é que, enquanto o disparo de alguns neurônios se correlaciona com mudanças na percepção, para outros a média de disparos permanece relativamente inalterada e independente da direção do movimento que o macaco vê. Assim, é improvável que o disparo de todos os neurônios no neocórtex visual, em um determinado momento, corresponda à consciência visual do macaco. Resta descobrir exatamente quais neurônios correspondem a ela.

Quando vemos algo claramente, deve haver uma descarga ativa de neurônios representando o que vemos. Isso poderia ser chamado de princípio da atividade. Também nesse caso existem evidências experimentais. Um exemplo é a descarga de neurônios em uma área cortical específica em resposta a contornos ilusórios. Outro caso, talvez mais impressionante, é o preenchimento do ponto cego. Causado pela falta de fotoreceptores na área onde o nervo óptico deixa a retina e se projeta para o cérebro, o ponto cego fica a cerca de 15° da fóvea (o centro visual do olho). Se fechamos um olho, não vemos um buraco no campo visual.

Em seu livro de 1991, Consciousness explained, o filósofo Daniel C. Dennett, da Tufts University, argumenta que é errado falar em preenchimento. Conclui, corretamente, que" a ausência de informação não equivale a informação sobre a ausência", e argumenta que o cérebro, em vez de preencher o ponto cego, ignora-o. Porém, o argumento de Dennett não estabelece que o preenchimento não ocorre; apenas sugere que poderia não ocorrer. Ele também afirma que "o cérebro não possui mecanismo para isso (preencher) nesse local". Essa afirmação é incorreta. O córtex visual primário não dispõe de informações diretas de um olho, mas existe um "mecanismo" normal para lidar com os dados do outro olho. Ricardo Gattass e colegas da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) mostraram que, no macaco, alguns dos neurônios na área do ponto cego do córtex visual primário reagem, sim, a informações dos dois olhos, provavelmente auxiliados por dados de outras partes do córtex. Além disso, no caso do preenchimento puro e simples, alguns dos neurônios nessa região reagem como se estivessem preenchendo ativamente.

Experiências psicológicas realizadas por Vilayanur S. Ramachandran mostraram que, dependendo do contexto total da cena visual, o que é preenchido pode ser bastante complexo. Como, pergunta ele, o cérebro pode ignorar algo que efetivamente exige atenção? Não se deve, portanto, rejeitar o preenchimento como algo não existente ou incomum. Provavelmente representa um processo de interpolação básico que pode ocorrer em muitos níveis no neocórtex.

Como podemos descobrir os neurônios cuja descarga simboliza uma percepção espeecífica? William T. Newsome e colegas da Stanford University fizeram uma série de experimentos brilhantes com neurônios na área cortical MT do cérebro do macaco. Ao estudar um neurônio da área MT, podemos descobrir que ele reage melhor a características visuais muito específicas relacionadas ao movimento. Um neurônio poderia, por exemplo, disparar intensamente em resposta ao movimento de uma linha num lugar determinado do campo visual, mas apenas quando a linha está direcionada para um certo ângulo, movendo-se perpendicularmente, com certa variação de velocidade. 

É tecnicamente difícil estimular um único neurônio, mas sabe-se que os que reagem à mesma posição, orientação e direção de movimento de uma linha tendem a se localizar próximo um do outro no manto cortical. Pesquisadores demonstraram que a estimulação elétrica de uma pequena região no exato lugar da área cortical MT introduziria um viés na discriminação do movimento feita pelo macaco, quase sempre na direção esperada.

  • Correlação desconhecida

O estímulo desses neurônios pode, portanto, influenciar o comportamento do macaco e provavelmente sua percepção visual. Tais experiências, contudo, não demonstram definitivamente que o disparo desses neurônios corresponda exatamente ao correlato neural da percepção, que poderia ser apenas um subgrupo desses neurônios ativados. Talvez o verdadeiro correlato seja o disparo de neurônios em outra parte da hierarquia visual, fortemente influenciada por neurônios ativados na área MT. As mesmas restrições também se aplicam à rivalidade binocular. Descobrir neurônios cujo disparo simboliza uma percepção particular não será fácil.

Parece óbvio que o propósito da consciência visual vívida é alimentar as áreas corticais relacionadas com as implicações do que vemos; a partir daí, a informação se move num sentido para o sistema hipocampal, para ser codificada (temporariamente) na memória episódica de longo prazo, e nas áreas de planejamento motor. Será possível ir de uma entrada de um dado visual para uma saída comportamental sem nenhuma consciência visual relevante?

Pode-se demonstrar a existência desse processo em um grupo pequeno, porém extraordinário, de pacientes com "visão cega". Esses pacientes, que sofreram lesões no córtex visual, conseguem apontar com bastante precisão para alvos visuais ou segui-os com os olhos, embora neguem categoricamente enxergá-los. Essa capacidade surpreende tanto pacientes quanto médicos. A quantidade de informação que "penetra", entretanto, é limitada: pacientes com "visão cega" conseguem reagir de forma limitada a comprimentos de onda, orientação e movimento, mas são incapazes de distinguir um triângulo de um quadrado.

É de grande interesse saber quais vias neurais são utilizadas por esses pacientes. Originalmente, suspeitava -se que envolvessem o colículo superior. Experimentos subseqüentes sugeriram que pudesse existir uma conexão direta, ainda que fraca, entre o corpo geniculado lateral e outras áreas visuais do córtex. Não está claro se um córtex visual primário intacto é essencial para a consciência visual imediata. É concebível que o sinal visual na pessoa que sofre de "visão cega" seja tão fraco que a atividade neural não consiga produzir consciência, embora atinja o sistema motor.

Pessoas com visão normal costumam reagir a sinais visuais sem estar plenamente conscientes deles. Em ações automáticas, como nadar ou dirigir um carro, ações complexas, porém estereotipadas, ocorrem com pouca ou nenhuma consciência visual associada. Em outros casos, a informação transmitida é muito limitada ou atenuada. Assim, embora possamos funcionar sem consciência visual, na ausência dela nosso comportamento é bastante restrito.

Vivenciar uma percepção consciente tem certa duração, porém é difícil determinar exatamente o tempo necessário para que isso ocorra. Sabe-se que os sinais recebidos em espaço de tempo muito curto são tratados pelo cérebro como simultâneos. Uma luz vermelha acende por 20 milésimos de segundo, seguida imediatamente de uma luz verde por 20 milésimos de segundo, no mesmo lugar. O paciente relata que não viu a luz vermelha seguida pela verde, mas uma amarela, como se a vermelha e a verde tivessem acendido simultaneamente. No entanto, o paciente só poderia experimentar a luz amarela depois que a informação da luz verde tivesse sido processada e se integrasse à da luz vermelha.

O psicólogo Robert Efron, da University of California, em Davis, concluiu que o período de processamento da percepção dura de 60 a 70 milésimos de segundo. Períodos semelhantes foram registrados em experiências com o sistema auditivo. É sempre possível, porém, que a duração seja diferente nas porções hierarquicamente superiores do sistema visual e em outras regiões do cérebro. O processamento também é mais rápido em observadores treinados.

Como a atenção parece estar relacionada a algumas formas de consciência visual, seria útil se pudéssemos descobrir sua base neural. O movimento do olho é uma forma de atenção, pois a área do campo visual que enxergamos com alta resolução é extraordinariamente pequena, aproximadamente equivalente à da unha do polegar vista com o braço estendido. Assim, movemos nossos olhos para observar diretamente um objeto e vê-lo com mais clareza. Nossos olhos normalmente se movem três a quatro vezes por segundo. Psicólogos mostraram, porém, que parece haver uma forma mais rápida de atenção que de algum modo se movimenta quando nossos olhos estão parados.

A natureza exata desse mecanismo atencional mais rápido é controversa. Vários neurocientistas, incluindo Robert Desimone e colegas do National Institute of Mental Health, mostraram que a taxa de disparo de certos neurônios no sistema visual do macaco depende daquilo que o macaco observa. Portanto, a atenção não é somente um conceito psicológico, pois possui também correlatos neurais. O pulvinar, uma região do tálamo, parece estar envolvido na atenção visual.

  • Atenção e consciência

O problema principal consiste em encontrar, no cérebro, a atividade que corresponde diretamente à consciência visual. Especulou-se que cada área cortical só produz consciência dos traços visuais "colunares", ou dispostos na coluna de neurônios perpendiculares à superfície cortical. Assim, o córtex visual primário poderia codificar a orientação e a área MT, certos aspectos do movimento. Até agora, não se descobriu a região no cérebro onde toda a informação necessária para a formação da consciência visual se reuniria.

A consciência parece se distribuir não apenas em escala local, mas de maneira mais ampla no neocórtex. É improvável que a consciência visual vívida se distribua em todas as áreas corticais, porque algumas não reagem a sinais visuais. A consciência poderia, por exemplo, associar-se apenas a áreas que se reconectam diretamente ao córtex visual primário ou, alternativamente, a áreas que se projetam entre si na camada 4. (Estas áreas sempre estão no mesmo nível na hierarquia visual.)

A questão fundamental, portanto, é como o cérebro forma suas representações globais a partir de sinais visuais. Se a atenção é de fato crucial para a consciência visual, o cérebro poderia formar representações ao prestar atenção somente em um objeto por vez, movendo-se rapidamente para o seguinte. Os neurônios que representam todos os diferentes aspectos do objeto poderiam disparar de modo rápido e simultâneo, durante um breve período, possivelmente em surtos rápidos. Isso não apenas estimularia os neurônios que simbolizam as implicações desse objeto. Fortaleceria também temporariamente as sinapses para que esse padrão particular de disparos pudesse ser recordado com rapidez - uma forma de memória de curto prazo. Se apenas uma representação precisa ser mantida na memória de curto prazo, os neurônios envolvidos podem continuar a disparar durante um certo período de tempo.

O problema surge quando é necessário estar consciente de mais de um objeto exatamente ao mesmo tempo. Se todos os atributos de dois ou mais deles fossem representados por disparos rápidos de neurônios, esses atributos poderiam se confundir. A cor de um poderia ser ligada à forma de outro. Isso acontece às vezes em representações muito breves.

Algum tempo atrás, Christoph von der Malsburg, agora na Ruhr-Universitat Boochum, Alemanha, sugeriu que essa dificuldade seria evitada se os neurônios associados a um objeto descarregassem todos em sincronia (isto é, se seus tempos de descarga fossem correlatos), mas estivessem fora de sincronia em relação aos que representam outros objetos. De acordo com dois outros grupos da Alemanha, parece haver descarga correlata entre neurônios do córtex visual do gato, normalmente de maneira rítmica, com freqüência entre 35 e 75 hertz, por vezes chamada de oscilação 40 hertz ou y.

A proposta de Von der Malsburg nos fez sugerir que essa descarga rítmica e sincronizada pudesse ser o correlato neural da consciência, e que poderia servir para unir a atividade relativa ao mesmo objeto em diferentes áreas corticais. A questão permanece sem solução, mas atualmente as evidências contribuem muito pouco para sustentar essa idéia. Outra possibilidade é a de que as oscilações de 40 hertz ajudem a distinguir figuras ou auxiliem o mecanismo da atenção.

  • Correlatos da consciência

Existem alguns tipos específicos de neurônios, distribuídos no neocórtex visual, cuja descarga simbolize diretamente o conteúdo da consciência visual? Uma hiipótese bastante simplista é a de que as atividades das camadas superiores do córtex são, em grande medida, inconscientes, enquanto as atividades das camadas inferiores (camadas 5 e 6), na maioria, correlacionam-se à consciência. Perguntamos se os neurônios piramidais na camada 5 do neocórtex, especialmente os maiores, poderiam exercer esse papel.

Estes são os únicos neurônios corticais que projetam diretamente para fora do sistema cortical (ou seja, não para o neo-córtex, tálamo ou claustro). Se a consciência visual representa os resultados de computações neurais no córtex, seria possível esperar que aquilo que o córtex envia para outra parte simbolizasse esses resultados. Além disso, os neurônios na camada 5 mostram uma propensão bastante incomum de descarregar em surtos. A idéia é atraente, mas ainda é cedo para dizer se é consistente.

A consciência visual é sem dúvida um problema difícil. É preciso pesquisar mais a base psicológica e neural da atenção e da memória de curtíssima duração. Estudar neurônios enquanto ocorrem mudanças na percepção, apesar de a informação visual se manter constante, seria um potente paradigma experimental. Precisamos construir teorias neurobiológicas sobre a consciência visual e testá-las utilizando uma combinação de estudos moleculares, neurobiológicos e de neuroimagem.

Uma vez dominado o segredo dessa forma simples de consciência, estaremos mais perto de compreender um mistério central da vida humana: como os eventos físicos que ocorrem em nosso cérebro enquanto pensamos e agimos no mundo se relacionam com nossas sensações subjetivas - isto é, como o cérebro se relaciona com a mente.

  • Pós-escrito

Muitos progressos relevantes aconteceram desde que este artigo foi publicado pela primeira vez, em 1992. Hoje parece provável que existam sistemas rápidos "on-line" para reações motoras estereotipadas, como o movimento das mãos e dos olhos. Esses sistemas são inconscienntes e não possuem memória. A visão conssciente, por outro lado, parece mais lenta e mais sujeita a ilusões visuais. O cérebro precisa formar uma representação consciente da cena visual, para que possa então empregá-la em diversas ações e pensamentos. A descoberta de neurônios-espelho por Giacomo Rizzolatti, da Universidade de Parma, no final da década de 90, provocou uma série de especulações entre os neurocientistas.

Por que a consciência é necessária? Por que nosso cérebro não poderia consistir em uma série inteira de sistemas "on-line" estereotipados? Porque seriam necessários milhares delas para expressar o comportamento humano. O modo consciente, mais lento, permite tempo suficiente para que neurônios individuais se tornem sensíveis ao contexto do que os estimula, para assim construir uma visão mais ampla do atual estado das coisas. Seria uma grande vantagem evolutiva a capacidade de reagir muito rapidamente a situações estereotipadas e, mais lentamente, a situações complexas e novas. Comumente, estes dois modelos agem em paralelo, mas estamos longe de saber exatamente como todas essas vias funcionam e interagem. Foram realizados experimentos adicionais sobre o comportamento dos neurônios que respondem a percepções visuais biestáveis, como a rivalidade binocular, mas talvez seja muito cedo para extrair conclusões sólidas a respeito dos correlatos neurais exatos da consciência visual. Segundo teoria baseada na neuroanatomia do macaco, os primatas não estão diretamente conscientes do que acontece no córtex visual primário, ainda que a maioria da informação visual transite por ele. Essa hipótese é confirmada por algumas provas experimentais, mas ainda é controversa. 

Para conhecer mais

Consciousness and the computational mind. Ray Jackendoff. MIT Press/Bradford Books, 1990.
The visual brain in action. A. David Milner e Melvyn A. Goodale. Oxford University Press, 1995.
Are we aware of neural activity in primary visual cortex? Francis Crick e Christof Kock, em Nature, vol. 375, págs. 121-123, 11 de maio de 1995.
Vision science: from photos to phenomenology. Stephen E. Palmer. MIT Press/Bradford Books, 1999.
Principies of neural science. Eric R. Kandel, James H. Schwartz e Thomas M. Jessell. McGraw-Hill, 2000.
A brieftour of human consciousness. Vilayanur Ramachandran. Person Education Inc, 2004.

*FRANCIS CRICK e CHRISTOF KOCH compartilham o mesmo interesse pelo estudo experimental da consciência. Crick é co-descobridor, com James Watson, da dupla estrutura helicoidal do DNA. Enquanto permaneceu no Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology, em Cambridge, Inglaterra, trabalhou com código genético e biologia evolutiva. Desde 1976, está no Salk Institute for Biological Studies, em San Diego. Seus interesses principais consistem em entender o sistema visual dos mamíferos. Koch é Ph.D. em biofísica pela Tübingen Universitat, na Alemanha. Depois de um período no MIT, ingressou no California Institute of Technology, onde é professor de biologia cognitiva e comportamental. Ele estuda como células individuais do cérebro processam informação e a base neural da percepção motora, atenção visual e consciência, em camundongos, macacos e seres humanos.

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