O cérebro é o objecto mais complexo do universo conhecido. Cerca de 100 bilhões de neurônios liberam centenas de neurotransmissores e peptídeos em uma escala de tempo dinâmica desde o microssegundo até o tempo de vida. Dada esta complexidade, os neurobiólogos podem passar carreiras produtivas estudando um único receptor. Os psicólogos podem compreender a mente de forma mais produtiva ignorando completamente o cérebro?
Marr (1977) sugeriu que os processos mentais podem ser estudados em três níveis de análise: computacional (os objetivos do processo), algorítmico (o método), e implementação (o hardware). A separação implica que os mesmos objetivos computacionais e algoritmos podem ser realizados por um cérebro humano ou um computador, e o meio físico – neurônio ou silício – é irrelevante. Este conceito foi fundamental para o movimento da ciência cognitiva e deu aos seus praticantes permissão para ignorar confortavelmente o cérebro. Mas tem sido seriamente desafiado: Um cálculo de alto nível (por exemplo, decidir o próximo movimento num jogo de xadrez) pode ser realizado de uma quantidade virtualmente infinita de maneiras. Construir um modelo de computador que realize o objetivo computacional diz pouco sobre se ele o faz da mesma forma que um humano o faria. O hardware fornece restrições críticas no espaço de possíveis modelos.
O debate sobre se precisamos estudar o cérebro para entender a mente está agora sendo conduzido entre uma rede de milhares de cientistas e estudiosos em todo o mundo. O consenso emergente parece ser que a implementação é importante. Curiosamente, a pergunta inversa também está sendo feita pelos neurobiólogos – precisamos considerar a mente para entender o cérebro? – e respondemos em grande parte e cada vez mais afirmativamente.
Podemos aprender muito sobre a mente sem conhecer um neurônio de um astrocito. Como eu frequentemente repito para mim mesmo e ocasionalmente para outros, “Se você quer entender o desempenho humano, estude o desempenho humano”. Mas os dados cerebrais fornecem informações sobre a mente que não podem ser obtidas nem mesmo a partir dos estudos mais cuidadosos do comportamento. Em resumo, os dados cerebrais fornecem uma base física que restringe os miríades de modelos de cognição plausíveis. Eles nos dão uma janela direta na qual os processos mentais envolvem processos neurobiológicos similares e diferentes, permitindo-nos usar a biologia para “esculpir a natureza em suas articulações” e compreender a estrutura dos processos mentais (Kosslyn, 1994). A função cerebral também fornece uma linguagem comum para comparar e contrastar diretamente processos que de outra forma são ‘maçãs e laranjas’, como a atenção e a emoção. Esta linguagem comum é uma base para a integração do conhecimento através de diferentes tipos de pesquisa – básica e clínica, humana e não humana.
Como os usos gerais da neuroimagem têm sido eloquentemente discutidos em outros lugares, eu me concentro aqui em alguns exemplos de como a ressonância magnética funcional (fMRI) tem sido útil em meu trabalho (ver Jonides, Nee, & Berman, 2006). Também, como todo método tem suas limitações, discuto algumas das armadilhas de fazer inferências psicológicas a partir de dados de neuroimagem.
Um uso para mim tem sido a compreensão da estrutura dos processos de controle emocional e executivo, e as formas pelas quais o controle cognitivo opera em situações emocionais e não emocionais. Meus colegas e eu perguntamos: A dor é diferente das emoções negativas, como a tristeza e a raiva, ou são variantes sobre um tema comum? Nas meta-análises descobrimos que a dor e as emoções negativas ativam redes cerebrais distintas, mas compartilham características como cingulado anterior e atividade do córtex frontal com uma classe mais ampla de processos, incluindo a atenção (Aposta & Barrett, 2004; Aposta, Leitura & Jonides, 2004). Em contraste, diferentes variedades de emoções negativas envolvem redes em grande parte sobrepostas. Assim, a dor parece ser distinta da emoção negativa, mas as semelhanças sugerem formas pelas quais elas podem compartilhar processos subjacentes, como a atenção elevada.
Questões sobre a similaridade e distintividade dos processos mentais têm estado no centro da psicologia desde o seu início, mas respostas definitivas têm sido elusivas. As inferências têm sido baseadas em grande parte em correlações de desempenho entre tarefas (ou em respostas fisiológicas, para a emoção). Mas os dados de desempenho são relativamente pobres em informação: o facto de duas tarefas demorarem o mesmo tempo a completar diz pouco sobre se os processos envolvidos na selecção da resposta foram os mesmos. As respostas fisiológicas sofrem de problemas semelhantes de especificidade. A neuroimagem proporciona uma fonte de informação muito mais rica: se duas tarefas activarem as mesmas regiões cerebrais no mesmo grau, é provável que envolvam processos semelhantes. Esta lógica fornece uma forma de avaliar a estrutura dos processos mentais com base na similaridade dos seus padrões de activação cerebral. Num estudo baseado nestes princípios, perguntamos se diversas tarefas de ‘controle executivo’ envolvem um substrato cerebral comum (Wager, et al., 2005). A sobreposição substancial de ativação sugeriu uma rede comum para seleção de respostas controladas.
As questões sobre mecanismos são mais difíceis de abordar, a neuroimagem também pode ser informativa aqui. Em um estudo de fMRI sobre dor, meus colegas e eu descobrimos que a expectativa de alívio da dor induzida por um placebo envolve o córtex frontal e os mecanismos de alívio da dor no cérebro médio (Wager et al., 2004). A ativação frontal sugere um substrato comum para manter o contexto cognitivo que molda tanto os processos perceptivo/motor quanto afetivo, e a ativação do cérebro médio sugere o envolvimento dos sistemas analgésicos opióides. Tal evidência direta sobre os mecanismos pelos quais as expectativas afetam a dor seria difícil de ser obtida sem o estudo do cérebro.
O estudo também aponta para um benefício adicional da neuroimagem: Nos casos em que a auto-reportagem pode ser imprecisa, a imagem pode fornecer medidas convergentes directas de processamento central de um estímulo. Enquanto as expectativas podem afetar os relatos de dor por razões desinteressantes relacionadas ao viés cognitivo de relato, a evidência de que as expectativas afetam o processamento contínuo da dor fornece evidências convergentes de que elas moldam a experiência de dor.
Sim, há muitas maneiras pelas quais os dados de neuroimagem podem ser mal utilizados ou mal interpretados. Níveis brutos de atividade cerebral regional podem, em alguns casos, ser pouco informativos sobre a similaridade das tarefas psicológicas: Duas tarefas diferentes podem envolver as mesmas regiões mas usar populações diferentes de neurônios ou envolver padrões diferentes de conectividade entre regiões. Duas tarefas similares podem envolver regiões diferentes, mas envolvem o mesmo tipo de computação. A atividade neural pode falhar, pois o sinal de imagem observado reflete apenas indiretamente a atividade neural, e a ativação da imagem observada pode não ser essencial para a tarefa.
Uma das maiores armadilhas é a tentação de observar a atividade cerebral e fazer inferências sobre o estado psicológico – por exemplo, inferir a recuperação da memória episódica da atividade hipocampal, o medo da atividade amígdala, ou o processamento visual da atividade no ‘córtex visual’ (Barrett & Wager, 2006; Poldrack, 2006; Wager et al, no prelo). Estas inferências ignoram o escopo dos processos que podem ativar cada uma destas áreas e envolvem uma falácia no raciocínio: “se memória então hipocampo” não é a mesma coisa que “se hipocampo então memória”. O fato de que poucas áreas do cérebro, incluindo o ‘córtex visual’, são dedicadas a um processo, significa que o auto-relato ainda é o padrão ouro para avaliar a experiência emocional e o conteúdo do pensamento (Shuler & Bear, 2006). Este é um sério desafio para aqueles que gostariam, por exemplo, de avaliar suas preferências de marca ou sua afiliação política a partir de um exame cerebral. (E não é mais fácil apenas perguntar?)
Estes problemas são significativos, mas não existe um método perfeito – a compreensão da mente deve emergir de um esforço coordenado usando evidências convergentes de todas as ferramentas à nossa disposição. Muitas das questões acima estão sendo abordadas pelos avanços nos métodos de aquisição e análise de dados, o acúmulo de mais dados sobre o mapeamento entre estrutura cerebral e função psicológica, e visões mais nuances sobre que tipos de inferências são plausíveis. Acredito que à medida que o campo amadurece, a exuberância da juventude dará lugar a uma visão mais nivelada de quando e como a neuroimagem pode nos informar sobre a mente. O que já aprendemos é considerável, e a integração acelerada entre campos está levando a modelos cada vez mais sofisticados e verídicos da mente.
Barrett, L.F. e Wager, T.D. (2006). A estrutura da emoção: Evidências de estudos de neuroimagem. Current Directions in Psychological Science, 15, 79-83.
Jonides, J., Nee, D.E., Berman, M.G. (2006). O que a neuroimagem funcional nos disse sobre a mente? Tantos exemplos, tão pouco espaço. Cortex, 42, 414-427.
Kosslyn, S. M. (1994). Esculpindo um sistema em suas articulações. Na imagem e no cérebro: A resolução do debate da imagem mental. Cambridge, MA: MIT Press.
Marr, D. e Poggio, T. (1977). Da compreensão de computação à compreensão dos circuitos neurais. Neurosciences Res Prog Bull, 15, 470-488.
Poldrack, R.A. (2006). Os processos cognitivos podem ser inferidos a partir de dados de neuroimagem? Trends in Cognitive Sciences, 10, 59-63.
Shuler, M.G., Bear, M.F. (2006). Tempo de recompensa no córtex visual primário. Science, 311, 1606-1609.
Wager, T.D. e Barrett, L.F. (2004). Do afeto ao controle: Especialização funcional da ínsula em motivação e regulação.
Wager, T.D., Reading S., Jonides, J. (2004). Neuroimaging studies of shifting attention: Uma meta-análise. Neuroimage, 22, 1679-1693.
Wager, T.D., et al. (2005). Componentes comuns e únicos da inibição da resposta revelada pela fMRI. Neuroimage, 27, 323-340.
Wager, T.D. et al. (no prelo). Elementos de neuroimagem funcional. Em J. Cacioppo e R.J. Davidson (Ed.), Handbook of Psychophysiology. Cambridge, MA: Cambridge University Press.
Wager, T.D., et al. (2004). Placebo-induzir mudanças na fMRI na antecipação e experiência da dor. Science, 303, 1162-1167.