Cérebro sob o microscópio: processamento ideal de informações decodificadas!

Cérebro sob o microscópio: processamento ideal de informações decodificadas!

Em 9 de março de 2025, a Universidade Técnica de Dresden publicou descobertas inovadoras sobre como o cérebro humano funciona em relação ao processamento de informações. Num estudo realizado no Anais da Academia Nacional de Ciências foi publicado, equipas de investigação internacionais de Dresden, Tübingen, Paris e Xangai explicaram como o cérebro processa a informação de forma eficiente e se adapta de forma flexível aos desafios em mudança. Esta nova pesquisa fornece informações sobre os princípios de criticidade e codificação eficiente, reduzindo assim sinais redundantes.

Os cientistas desenvolveram um modelo matemático que simula redes neurais para estudar o desempenho do cérebro. Eles conduziram um experimento no qual variaram o nível de ruído nas redes. Os resultados mostraram que um nível médio de ruído leva ao desempenho máximo. Um nível moderado de ruído melhora o processamento de informações, enquanto pouco ou muito ruído prejudica a flexibilidade e a eficiência. Estas descobertas apoiam a hipótese de que o cérebro pode alcançar um equilíbrio entre precisão e flexibilidade em condições ideais de ruído.

Criticalidade no sistema nervoso

A conceituação de criticidade descreve um estado em que o cérebro responde de maneira ideal às influências externas. De acordo com o estudo, ocorreram assinaturas típicas de criticidade, incluindo as chamadas “avalanches neurais”. Muita sincronicidade entre os neurônios limita sua flexibilidade, enquanto padrões caóticos com ruído excessivo podem reduzir a eficiência do processamento de informações. A ordem excessiva nos circuitos neurais pode levar a distúrbios psicológicos, uma tendência observada na patogênese da esquizofrenia, da depressão e do transtorno obsessivo-compulsivo.

O conhecimento adquirido com esses estudos sobre o equilíbrio cerebral pode abrir novas opções de tratamento para transtornos mentais. Assim, a hiperconectividade na esquizofrenia destaca a atividade neuronal caótica, enquanto a depressão se baseia na ordem excessiva. Estes aspectos de criticidade também poderiam abrir caminho para o desenvolvimento de sistemas de inteligência artificial mais adaptáveis ​​e robustos, inspirados no cérebro humano.

O papel da neurociência cognitiva

A Universidade Christian Albrechts em Kiel também está envolvida em pesquisas sobre processamento de informações neurais. Aqui investigamos como o processamento de informações biológicas pode ser transferido para sistemas técnicos, a fim de desenvolver arquiteturas de computadores com eficiência energética. Últimos resultados, publicados na revista Relatórios Científicos, mostram que o cérebro humano utiliza cerca de 25 watts na vida cotidiana, enquanto os computadores e smartphones modernos requerem significativamente mais energia. A chamada “hipótese do cérebro crítico” serve de base para compreender por que o cérebro funciona mais rápido e com maior eficiência energética num estado de criticidade.

Os resultados da pesquisa mostram que não apenas os mecanismos internos, mas também as influências externas podem contribuir para a formação do estado crítico. Essas descobertas foram alcançadas por meio de modelagem matemática em redes artificiais que imitam o comportamento das redes neurais humanas.

Em resumo, insights mais profundos sobre a criticidade do cérebro não só promovem a compreensão da cognição e da saúde mental, mas também estabelecem as bases para futuros desenvolvimentos na inteligência artificial. O estudo contínuo destes aspectos poderia revolucionar a abordagem de muitas doenças neurológicas e mentais.