A teoria Orch-OR propõe uma nova perspetiva sobre a relação entre a mecânica quântica e a consciência. No entanto, continua a ser altamente especulativa e controversa no seio da comunidade científica. Muitos investigadores têm levantado questões e críticas sobre a viabilidade e plausibilidade da hipótese Orch-OR, particularmente no que respeita aos mecanismos biológicos e físicos propostos para a apoiar. Embora a hipótese tenha estimulado discussões interdisciplinares e investigação sobre a natureza da consciência, ainda não obteve uma aceitação generalizada como explicação abrangente da forma como a consciência surge no cérebro. A investigação e o debate em curso continuam a explorar as ligações entre a mecânica quântica e a neurociência para compreender os mistérios da consciência
POR PEDRO COTRIM
A memória, aquilo que nos faz, é um processo cognitivo complexo que permite aos organismos codificar, armazenar e recuperar informações sobre experiências passadas. A compreensão da neurobiologia da formação da memória tem sido um foco central da investigação em neurociências, uma vez que fornece informações sobre a forma como o cérebro processa e retém a informação.
A neurobiologia da formação da memória é um processo dinâmico e complexo que envolve plasticidade sináptica, sistemas de neurotransmissores, alterações estruturais no cérebro e redes neuronais complexas. Os esforços de investigação destinados a desvendar os mecanismos intrincados subjacentes aos processos de memória parecem promissores para fazer avançar a nossa compreensão da função cerebral e desenvolver novas estratégias terapêuticas para as perturbações relacionadas com a memória.
Investigações recentes revelaram que os factores ambientais, as escolhas de estilo de vida e as experiências podem influenciar a plasticidade estrutural do cérebro e ter impacto na função da memória. Por exemplo, foi demonstrado que o exercício físico, a estimulação cognitiva e a interação social promovem a neurogénese e a plasticidade sináptica em várias regiões do cérebro implicadas nos processos de memória.
A IA tem vindo a desafiar paradigmas antigos. Por um lado, teme-se a sua intrusão na vida de todos os dias e no mercado de trabalho; por outro, saúda-se a sua funcionalidade e a sua capacidade em nos fazer perder menos tempo em tarefas que nos aborrecem.
Investigações recentes sugerem que há realmente muito mais no cérebro que electricidade e neurotransmissores. Aquelas ideias distópicas de fazer migrar uma consciência para um circuito parece não ser um campo totalmente aberto para especulações sobre a imortalidade. Roger Penrose e Stuart Hameroff têm uma palavra a dizer a este respeito.
Os dois cientistas têm vido a desenvolver a teoria da Redução Objetiva Orquestrada (Orch-OR). Sugerem que a consciência surge de processos quânticos que ocorrem nos microtúbulos dos neurónios, propondo que a mecânica quântica, o ramo da física que descreve o comportamento das partículas nas escalas mais pequenas, desempenha um papel crucial na compreensão da consciência. Especificamente, sugere que os processos quânticos estão envolvidos nas actividades computacionais do cérebro.
No processamento da memória, há um processo inicial de conversão da informação sensorial numa forma que pode ser armazenada no cérebro. Este processo envolve a ativação de redes neuronais específicas associadas à perceção sensorial: a informação visual é processada no córtex visual, enquanto a informação auditiva é processada no córtex auditivo. Estes sinais sensoriais são depois integrados e processados em regiões superiores do cérebro, como o hipocampo e o córtex pré-frontal, onde são analisados e associados às memórias existentes.
A consolidação é o processo pelo qual as memórias recentemente adquiridas se tornam estáveis e duradouras. Este processo envolve a reactivação de circuitos neurais e o reforço das ligações sinápticas entre os neurónios. O hipocampo, uma estrutura localizada nas profundezas do cérebro, desempenha um papel crucial na consolidação da memória. Durante o sono, em particular durante o sono REM (Rapid Eye Movement), o hipocampo repete experiências recentes, facilitando a transferência de informação dos locais de armazenamento da memória de curto prazo para os locais de armazenamento da memória de longo prazo no neocórtex.
As memórias são armazenadas em redes neurais distribuídas pelo cérebro. Pensa-se que diferentes tipos de memórias, como as memórias episódicas (experiências pessoais) e as memórias semânticas (conhecimento factual), são armazenadas em regiões cerebrais distintas. Por exemplo, o hipocampo e as estruturas circundantes são essenciais para a formação e recuperação de memórias episódicas, enquanto o neocórtex está envolvido no armazenamento de memórias semânticas. Os mecanismos exactos subjacentes ao armazenamento da memória continuam a ser uma área de investigação ativa, com provas emergentes que sugerem que a plasticidade sináptica e a síntese proteica desempenham papéis fundamentais na manutenção das memórias de longo prazo.
A recuperação é o processo de aceder às memórias armazenadas quando necessário. Envolve a ativação de vias neurais específicas associadas à informação codificada. As pistas de recuperação, como os estímulos sensoriais ou as pistas contextuais, podem desencadear a ativação de traços de memória relevantes e facilitar a recordação de experiências passadas. O processo de recuperação é dinâmico e pode ser influenciado por vários factores, incluindo o estado emocional, a atenção e o contexto.
A compreensão da neurobiologia da formação da memória não só lança luz sobre o funcionamento fundamental do cérebro, como também é promissora para melhorar a função cognitiva e tratar doenças neurológicas associadas a perturbações da memória.
Um dos mecanismos fundamentais subjacentes à formação da memória é a plasticidade sináptica, a capacidade de as sinapses (as ligações entre os neurónios) mudarem de força e eficácia em resposta à atividade. A potenciação a longo prazo (LTP) e a depressão a longo prazo (LTD) são duas formas de plasticidade sináptica amplamente estudadas no contexto da memória.
Durante a LTP, a estimulação repetida de uma sinapse leva a um reforço da ligação sináptica, tornando mais provável que o neurónio pré-sináptico active o neurónio pós-sináptico. Pensa-se que este processo está subjacente à codificação das memórias, reforçando as ligações entre os neurónios que são activados em conjunto durante as experiências de aprendizagem.
Pelo contrário, a LTD envolve um enfraquecimento das ligações sinápticas em resposta a uma estimulação de baixa frequência ou a uma atividade prolongada de baixo nível. Pensa-se que a LTD está envolvida na poda de ligações desnecessárias e no refinamento dos circuitos neuronais, optimizando assim os processos de armazenamento e recuperação da memória.
Vários neurotransmissores e neuromoduladores desempenham um papel fundamental na modulação da plasticidade sináptica e na formação da memória. Por exemplo, o glutamato é o principal neurotransmissor excitatório envolvido na indução da LTP, enquanto o GABA (ácido gama-aminobutírico) actua como o principal neurotransmissor inibitório que regula o equilíbrio entre a excitação e a inibição nos circuitos neurais.
Os neuromoduladores, como a dopamina, a norepinefrina e a serotonina, também desempenham papéis importantes na modulação da plasticidade sináptica e dos processos de memória. Estão envolvidos na regulação da atenção, motivação e excitação emocional, que podem influenciar a codificação, consolidação e recuperação de memórias.
A formação da memória está associada a alterações estruturais no cérebro, incluindo o crescimento de novas ligações sinápticas (sinaptogénese), a formação de novos neurónios (neurogénese) e a remodelação de circuitos neurais existentes. Estas alterações estruturais contribuem para a reorganização e o aperfeiçoamento das redes neuronais envolvidas no armazenamento e na recuperação da memória.
A disfunção dos processos de memória pode conduzir a uma série de perturbações neurológicas e psiquiátricas, incluindo a doença de Alzheimer, a doença de Parkinson e a perturbação de stress pós-traumático (PTSD). A compreensão dos mecanismos neurobiológicos subjacentes a estas perturbações é crucial para o desenvolvimento de tratamentos e intervenções eficazes.
As abordagens terapêuticas emergentes têm como objetivo visar vias moleculares específicas e circuitos neuronais implicados na disfunção da memória. Por exemplo, os agentes farmacológicos que aumentam a plasticidade sináptica ou promovem a neurogénese estão a ser explorados como potenciais tratamentos para as perturbações relacionadas com a memória.
Técnicas de estimulação cerebral não invasivas, como a estimulação magnética transcraniana (EMT) e a estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC), estão também a ser investigadas como potenciais intervenções para modular a atividade neural e melhorar a função da memória em populações clínicas.
O princípio da equivalência, a base da relatividade geral de Einstein conduziu Penrose e Hameroff às ideias confusas do espaço-tempo curvo e aos físicos quânticos que trabalham a mecânica quântica e a equação de Schrödinger.
A mecânica quântica é uma teoria fundamental da física que descreve o comportamento da matéria e da energia a escalas muito pequenas, habitualmente ao nível dos átomos e das partículas subatómicas. Fornece uma estrutura para compreender o comportamento de partículas como electrões, protões e fotões, bem como as interacções entre elas.
Um dos princípios mais fundamentais da mecânica quântica é a ideia de que as partículas, como os electrões e os fotões, exibem tanto um comportamento ondulatório como um comportamento de partícula. Isto significa que podem comportar-se como ondas em algumas situações e como partículas noutras. Este conceito foi proposto pela primeira vez por Louis de Broglie e mais tarde apoiado por outras experiências.
Os quanta referem-se à ideia de que certas propriedades das partículas, como a energia, o momento angular e a posição, só podem assumir valores discretos e quantificados em vez de valores contínuos. Por exemplo, os electrões de um átomo só podem ocupar determinados níveis de energia permitidos.
O princípio da incerteza de Werner Heisenberg afirma que é impossível medir simultaneamente e com precisão a posição e o momento de uma partícula com certeza absoluta. Quanto mais precisamente se conhecer uma destas quantidades, menos precisamente se poderá conhecer a outra. Esta incerteza inerente é um aspeto fundamental da mecânica quântica. Não pode ser transposto para o mundo macro e abusa-se muitas vezes do termo «quântica» – por exemplo, quem viajar num carro numa autoestrada pode calmamente saber a sua posição e a sua velocidade. Heisenberg e Schrödinger são abusivamente referidos em situações em que os seus postulados não têm qualquer aplicação.
Na mecânica quântica, o estado de uma partícula é descrito por um objeto matemático chamado função de onda. A função de onda contém informação sobre a amplitude da probabilidade de encontrar a partícula em diferentes estados ou localizações. Quando a função de onda é elevada ao quadrado, obtém-se a densidade de probabilidade de encontrar a partícula num determinado estado.
A sobreposição quântica é o princípio de que uma partícula pode existir em múltiplos estados ou posições simultaneamente até ser observada ou medida. Isto significa que uma partícula pode estar numa combinação de diferentes estados com diferentes probabilidades. Exemplos famosos incluem o gato de Schrödinger, que pode estar vivo e morto ao mesmo tempo até ser observado.
O entrelaçamento é um fenómeno em que os estados quânticos de duas ou mais partículas se correlacionam de tal forma que o estado de uma partícula não pode ser descrito independentemente do estado das outras, mesmo quando estão separadas por grandes distâncias. Este conceito é fundamental para a mecânica quântica e conduziu a aplicações fascinantes na computação quântica e na comunicação quântica.
A mecânica quântica revolucionou a nossa compreensão do mundo físico e conduziu a numerosos avanços tecnológicos, incluindo o desenvolvimento de dispositivos semicondutores, lasers e relógios atómicos.
Regressando Pensrose e a Hameroff, a A «redução objetiva» na Orch-OR refere-se a um processo pelo qual as sobreposições quânticas, que são estados em que as partículas existem em múltiplos estados simultaneamente, colapsam num único estado. Penrose propôs uma forma específica de redução objetiva baseada na sua ideia de «auto-energia gravitacional», que envolve a influência da gravidade nos sistemas quânticos.
A «orquestração» em Orch-OR refere-se à ideia de que estes processos quânticos dentro dos microtúbulos são coordenados e, de alguma forma, orquestrados. Hameroff sugere que as actividades sincronizadas dos microtúbulos contribuem para o aparecimento da consciência.
Os dois cientistas afirmam a necessidade de uma «nova física» para compreender a consciência, algo fora da física que conhecemos, mas que não é simplesmente inventado com o objetivo de explicar a consciência, é algo de que precisamos por outras razões. Quando se tornarem suficientemente poderosos, faremos as mesmas coisas que os cérebros fazem e, se os cérebros nos tornam conscientes, então estes computadores serão conscientes e, por conseguinte, a própria computação é o que proporciona a consciência.
Este é sem dúvida uma área acompanhar nos próximos tempos. É que talvez a IA nem tudo possa.
Editor
