QUANTA MAGAZINE - A ciência apresenta rotineiramente teorias e depois as ataca com dados até restar apenas uma. Na incipiente ciência da consciência, ainda não surgiu uma teoria dominante. Mais de 20 ainda são levadas a sério.
Não é por falta de dados. Desde que Francis Crick, o codescobridor da dupla hélice do DNA, legitimou a consciência como um tema de estudo há mais de três décadas, os pesquisadores têm utilizado uma variedade de tecnologias avançadas para sondar os cérebros dos indivíduos submetidos aos testes, rastreando as assinaturas da atividade neural que poderia refletir a consciência. A avalanche de dados resultante já deveria ter destruído pelo menos as teorias mais frágeis.
Há cinco anos, a Templeton World Charity Foundation iniciou uma série de “colaborações adversárias” para fazer com que o trabalho de seleção começasse. Em junho passado, vimos os resultados da primeira dessas colaborações, que colocou duas teorias de alto perfil uma contra a outra: a teoria do espaço de trabalho neuronal global (GNWT) e a teoria da informação integrada (IIT). Nenhuma das duas emergiu como a vencedora absoluta.
Os resultados, anunciados como o desfecho de um evento esportivo na 26ª reunião da Associação para o Estudo Científico da Consciência (ASSC) na cidade de Nova York, também foram usados para resolver uma aposta de 25 anos entre o colaborador de longa data de Crick, o neurocientista Christof Koch, do Allen Institute for Brain Science, e o filósofo David Chalmers, da Universidade de Nova Iorque (NYU), que cunhou o termo “o problema difícil” para desafiar a presunção de que podemos explicar o sentimento subjetivo de consciência através da análise dos circuitos do cérebro.
No palco do Skirball Center da NYU, após interlúdios de rock, uma performance de rap sobre a consciência e a apresentação dos resultados, o neurocientista admitiu que o filósofo estava certo: os correlatos neurais da consciência ainda não haviam sido definidos.
No entanto, Koch proclamou: “É uma vitória para a ciência”.
Mas era mesmo? O evento foi alvo de críticas. Alguns pesquisadores apontam para a falha em testar significativamente as diferenças entre as duas teorias. Outros destacam o sucesso do projeto em impulsionar a ciência da consciência, tanto ao fornecer conjuntos de dados grandes, novos e habilmente executados, como ao inspirar outros concorrentes a se envolverem em suas próprias colaborações adversárias.
Os Correlatos da Consciência
Quando Crick e Koch publicaram o seu artigo de referência “Towards a Neurobiological Theory of Consciousness” (Rumo a uma Teoria Neurobiológica da Consciência) em 1990, o seu objetivo era colocar a consciência – durante 2.000 anos o território dos filósofos – numa base científica. A consciência na sua totalidade, argumentavam eles, era um conceito muito amplo e controverso para servir como ponto de partida.
Em vez disso, eles se concentraram num aspecto cientificamente tratável: a percepção visual, que envolve tornar-se consciente de ver, por exemplo, a cor vermelha. O objetivo científico era encontrar os circuitos que se correlacionassem com essa experiência, ou, como eles diziam, os “correlatos neurais da consciência”.
A decodificação dos primeiros estágios da percepção visual já havia se revelado um terreno fértil para a ciência. Padrões de luz que incidem na retina enviam sinais ao córtex visual, na parte posterior do cérebro. Lá, mais de 12 módulos neurais distintos processam os sinais correspondentes às bordas, cores e movimentos das imagens. Seus resultados se combinam para construir uma imagem dinâmica final daquilo que vemos conscientemente.
O que consolidou a utilidade da percepção visual para Crick e Koch foi que o elo final dessa cadeia – a consciência – poderia ser separado do resto. Desde a década de 1970, os neurocientistas conhecem pessoas com “visão cega” que não têm experiência de visão devido a danos no cérebro, mas que conseguem andar numa sala sem esbarrar em obstáculos. Embora mantenham a capacidade de processar uma imagem, falta-lhes a capacidade de ter consciência dela.
Todos nós podemos experimentar uma forma dessa desconexão. Considere a conhecida ilusão de ótica que pode ser percebida como um vaso ou como dois rostos de perfil. A qualquer momento podemos ver a imagem apenas como uma ou outra. Algo na forma como nosso cérebro processa as percepções nos impede de estar conscientes de ambas simultaneamente.
Os psicólogos experimentais podem tirar vantagem dessa peculiaridade através do fenômeno da rivalidade binocular. Nosso cérebro normalmente não tem problemas para combinar as imagens ligeiramente diferentes e sobrepostas que recebe dos olhos esquerdo e direito. Mas se as imagens são muito diferentes, em vez de se fundirem, tornam-se rivais: primeiro uma imagem domina a nossa percepção, depois a outra. Quando o neurocientista Nikos Logothetis, do Max Planck Institute for Biological Cybernetics, descreveu a rivalidade binocular em 1996, Crick ficou tão entusiasmado que proclamou que os correlatos neurais da consciência seriam encontrados no final do século XX. (Entusiasmo semelhante levou à aposta de Koch com Chalmers.)
Nas últimas duas décadas, scanners cerebrais cada vez mais sofisticados monitoraram indivíduos submetidos a testes à medida que suas percepções eram manipuladas durante estudos de consciência. Gotas de dados transformaram-se em cascatas, mas em vez de serem eliminadas, as teorias da consciência multiplicaram-se.
Uma ampla divisão entre essas muitas teorias é que algumas delas, como a GNWT, requerem a participação das partes do cérebro que permitem a cognição, onde “pensamos”, enquanto a IIT e outras afirmam que os correlatos neurais dependem das áreas do cérebro envolvidas na percepção, onde “sentimos”. As ideias são frequentemente descritas casualmente como teorias “da frente do cérebro” versus teorias “da parte posterior do cérebro” (embora a distinção anatômica real seja menos evidente do que isso). Esta bifurcação intrigante ecoa antigas divergências filosóficas sobre se a consciência tem a ver com pensar, como no “Penso, logo existo” de Descartes, ou sobre “não pensar”, como no estado experimentado por um iogue meditando.
Para o neurocientista Stanislas Dehaene, do Collège de France, arquiteto-chefe da GNWT, o pensamento é uma parte central do estado consciente. Referindo-se à IIT, ele me disse: “É uma grande diferença entre as nossas teorias. Não acredito em consciência purificada.”
A GNWT afirma que um pequeno subconjunto de informações que processamos constantemente inconscientemente é selecionado para passar por um gargalo e chegar a um “espaço de trabalho” consciente. Lá, a informação é integrada e transmitida para outras áreas do cérebro para torná-la disponível globalmente para a tomada de decisões e aprendizagem. “O ‘espaço de trabalho’ existe para uma função”, disse Dehaene. Como a tomada de decisões e a aprendizagem são responsabilidades do córtex pré-frontal, a parte frontal do cérebro é considerada crucial para a consciência.
O germe da ideia foi originalmente proposto em 1988 pelo psicólogo Bernard Baars, agora na Society for Mind Brain Sciences, que viu uma analogia com o “quadro negro” das primeiras arquiteturas de sistemas de inteligência artificial, onde programas independentes partilhavam informações. Dehaene então vinculou esse modelo conceitual às descobertas da neurociência de ponta e usou modelos computacionais para desenvolver a GNWT.
A IIT não faz analogias com a arquitetura de IA. Giulio Tononi, neurocientista e psiquiatra da Universidade de Wisconsin, Madison, desenvolveu a teoria começando com cinco axiomas sobre a consciência: ela é intrínseca à entidade que a possui; sua composição é estruturada; é rica em informações; é integrada e não redutível a componentes; e é exclusiva de outras experiências. Ele então desenvolveu descrições matemáticas para se adequar a esses axiomas. Para Tononi e outros teóricos da IIT, a estrutura neural mais consistente com esses descritores matemáticos é uma arquitetura em forma de grade associada a regiões sensoriais, que eles apelidaram de “zona quente”.
Mas a GNWT e a IIT são apenas duas das teorias que localizam elementos-chave da consciência em polos opostos do cérebro. Existem outros conceitos cognitivos da parte frontal do cérebro, incluindo várias teorias de ordem superior (HOTs) e a teoria de inferência ativa, e uma variedade de conceitos sensoriais da parte posterior do cérebro, como as teorias de primeira ordem intimamente relacionadas e teorias localistas.
Eliminar algumas delas testando suas previsões em relação a dados de cérebros vivos pode parecer muito simples. Infelizmente, isso não se revelou uma verdade.
Encontrando o que eles procuram
Durante anos, os pesquisadores desenvolveram experimentos inteligentes nos quais os indivíduos submetidos aos testes relatavam quando tomavam consciência de um objeto enquanto truques psicológicos ou ilusões eram usados para distraí-los. Esses resultados mostraram frequentemente que o momento de percepção consciente se correlacionava com a atividade no córtex pré-frontal, favorecendo algo como uma GNWT ou outra explicação da parte frontal do cérebro. Mas filósofos e pesquisadores começaram a queixar-se de que esses estudos poderiam medir a atividade neural associada à tarefa de relatar, e não a própria consciência.
Os paradigmas de “não-relato” foram, portanto, desenvolvidos como uma solução alternativa. Um popular entre eles envolvia rivalidade binocular. Se um rosto se movendo para a esquerda for mostrado ao olho esquerdo de um indivíduo em teste e uma casa se movendo para a direita ao olho direito, sua percepção consciente alternará entre as duas imagens. Os pesquisadores podem identificar a imagem percebida sem um relato, rastreando a direção em que os olhos estão se movendo. Os dados da época sugeriam que, nesses paradigmas de “não-relato”, o sinal para a percepção consciente estava localizado na parte posterior do cérebro.
No entanto, os teóricos raramente foram persuadidos por qualquer uma das experiências e dados. Numa revisão de 2016, o grupo da IIT rejeitou as experiências baseadas em relatos como metodologicamente falhas. O debate continuou em 2017 com artigos que duelavam no Journal of Neuroscience. Em um deles, Hakwan Lau, agora no Centro Riken para a Ciência do Cérebro, no Japão, e os seus colegas ofereceram a resposta de que os próprios paradigmas de “não-relato” estavam repletos de variáveis confusas.
Uma complicação adicional foi que os resultados experimentais dependiam do tipo de técnica de registro cerebral utilizada. Isso não é surpreendente, já que cada tecnologia fornece uma lente diferente para o cérebro. A imagem por ressonância magnética funcional (fMRI), por exemplo, rastreia o fluxo sanguíneo e oferece boa resolução espacial, mas é muito lenta para acompanhar o ritmo da vibração entre os neurônios. A magnetoencefalografia (MEG), por outro lado, rastreia a vibração cerebral, mas tem uma resolução espacial pior. Também faz diferença se os pesquisadores estão medindo a intensidade do sinal em locais específicos do cérebro ou analisando padrões em áreas mais amplas.
O resultado foi que, apesar da riqueza de dados experimentais recolhidos para estudar os correlatos da consciência, as incertezas deram aos teóricos espaço para afirmar que os dados apoiavam as suas explicações preferidas.
Liad Mudrik, neurocientista da Universidade de Tel Aviv, acredita que parte do problema reside na forma como os estudos foram (e muitas vezes continuam a ser) concebidos. Uma pesquisa recente realizada por seu aluno de doutorado, Itay Yaron, analisou mais de 400 experimentos de consciência publicados e descobriu que era amplamente possível prever qual teoria seria apoiada apenas com base no projeto do experimento, sem saber nada sobre os resultados.
Colaboração Adversária
Há cinco anos, Dawid Potgieter, chefe da seção de programas especiais da Templeton World Charity Foundation, ficou surpreendido ao descobrir que ainda existiam tantas teorias viáveis sobre a consciência. Ele sentiu que era o momento certo para fazer algo a respeito.
Koch sugeriu um confronto direto, algo que foi usado algumas vezes para resolver controvérsias na física. Também houve precedentes na psicologia. Na década de 1980, o pesquisador de psicologia Dan Kahneman, da Universidade de Princeton, cunhou o termo “colaboração adversária” para descrever exercícios em que cientistas com pontos de vista opostos desenvolviam experimentos em conjunto. Ao trabalharem juntos, eles poderiam amenizar divergências sobre objetivos e metodologias que poderiam prejudicar as conclusões do trabalho. (Kahneman adotou essa abordagem ao resolver uma disputa teórica que estava tendo com sua colega psicóloga e esposa, Anne Treisman.)
Potgieter estava ansioso para tentar. Em março de 2018, ele e Koch organizaram um workshop de fim de semana no Allen Institute em Seattle para 14 participantes. Incluía três teóricos – Dehaene, Tononi e Lau, que defendem as HOTs – bem como Chalmers e dois outros filósofos, quatro psicólogos, dois neurocientistas, um neurologista e Potgieter como representante da Templeton Foundation. Sua missão era projetar colaborativamente novos experimentos para resolver todas as dificuldades do passado e discriminar claramente as teorias.
Três dos psicólogos – Mudrik, Lucia Melloni, do Max Planck Institute, e Michael Pitts, do Reed College, em Portland – já tinham um histórico de desafiar teorias da consciência. “A certa altura, acho que Giulio sugeriu: ‘Por que vocês três não lideram o projeto?’”, lembrou Pitts. “Não tínhamos ideia do que nos esperava. Isso consumiu nossas vidas.”
Nos nove meses seguintes, as discussões continuaram. Os teóricos aprofundaram as suas teorias e ofereceram novas previsões – uma das novas contribuições da colaboração. Mudrik ficou impressionada com a disposição dos adversários em negociar. “É preciso muita coragem; você está colocando sua cabeça em risco”, disse ela.
A equipe apresentou duas propostas experimentais para separar as previsões da IIT e da GNWT. Eles nunca apresentaram previsões que fossem diferentes o suficiente para separar a GNWT das HOTs, então as HOTs foram deixadas para uma colaboração adversária diferente envolvendo Lau e o filósofo da NYU Ned Block, que defende teorias de primeira ordem.
Tononi estava particularmente interessado na proposta do primeiro experimento GNWT versus IIT. Como as tarefas criaram grandes dificuldades em experimentos anteriores, seria necessário resolvê-las variando as tarefas para ver como isso afetava a percepção consciente.
Os indivíduos em teste seriam apresentados a uma série de imagens variadas, como rostos, relógios e letras do alfabeto em diferentes fontes. Eles veriam cada imagem por 0,5 a 1,5 segundos. No início de cada série, duas imagens específicas seriam definidas como alvos (digamos, o rosto de uma mulher e um relógio antigo), e os participantes recebiam a tarefa de relatá-las apertando um botão caso vissem alguma delas.
Outros rostos e objetos nas imagens seriam, portanto, relevantes para a tarefa (porque se enquadravam nas mesmas categorias dos alvos), mas nenhum relato era necessário. Outros tipos de imagens da série, como letras do alfabeto e símbolos sem sentido, seriam irrelevantes para a tarefa. O teste foi executado repetidamente com diferentes alvos na série para que cada conjunto de estímulos pudesse ser testado tanto como relevante quanto como irrelevante para a tarefa. Os decodificadores de sinais cerebrais de última geração correlacionariam os padrões de disparo neural com o que os indivíduos estavam vendo.
A GNWT previu que os padrões cerebrais correspondentes às percepções conscientes dos objetos seriam semelhantes, quer uma tarefa estivesse envolvida ou não. Os decodificadores cerebrais deveriam ser capazes de identificar um sinal distinto associado a uma imagem alvo, independentemente da tarefa. Além disso, deveria ser possível detectar o “sinal de ignição” de uma nova percepção consciente que entra no espaço de trabalho do cérebro, bem como um “sinal de desligamento” que a elimina.
A IIT, por outro lado, previu que os padrões cerebrais de consciência variariam com as tarefas, porque a realização de uma tarefa envolveria o córtex pré-frontal e a percepção despojada de uma tarefa não. Esta forma “pura” de consciência exigiria apenas a zona quente sensorial na parte posterior do cérebro. A conectividade e a duração dos sinais para a consciência de uma imagem corresponderiam à duração do estímulo visual.
Dehaene privilegiou o segundo experimento, que também envolveu a decodificação abrangente de padrões cerebrais. Os participantes do teste seriam expostos aleatoriamente a rostos e objetos exibidos em uma tela enquanto jogavam um videogame semelhante ao Tetris. Logo após a exibição de uma imagem, o jogo parava e o sujeito era questionado se a viu. Dehaene preferiu esta proposta porque oferecia um contraste mais nítido entre estados mentais conscientes e inconscientes, que ele considerava essencial para obter dados inequívocos sobre os correlatos da consciência.
Como Kahneman estava muito familiarizado com colaborações adversárias, ele orientou os três líderes da proposta. Mas também os avisou que, na sua experiência, os adversários não mudam de ideias depois de verem os resultados das suas colaborações. Em vez disso, quando confrontados com um resultado inconveniente, “o seu QI salta 15 pontos” à medida que inventam formas de acomodar os dados novos e contraditórios, disse ele.
Resultados variados, sem perdedores
Os pesquisadores começaram a trabalhar realizando os experimentos sugeridos pela equipe do workshop. O experimento GNWT versus IIT de que Tononi mais gostou, que testou diferentes níveis de tarefas, terminou primeiro. Foi realizado em dois laboratórios diferentes usando fMRI, MEG e eletroencefalografia intracraniana. Ao todo, seis laboratórios de teoria neutra e 250 indivíduos participaram.
Na noite de 23 de junho, um público entusiasmado se reuniu na NYU para saber o resultado dessa experiência. Escritos em tamanho grande em uma tela gigante, os resultados foram mostrados em um gráfico marcado por destaques vermelhos e verdes, como se os pesquisadores estivessem relatando uma corrida de obstáculos com três tipos de obstáculos.
O primeiro obstáculo verificou quão bem cada teoria decodificou as categorias dos objetos que os indivíduos viram nas imagens apresentadas. Ambas as teorias tiveram um bom desempenho aqui, mas a IIT foi melhor na identificação da orientação dos objetos.
O segundo obstáculo testou o tempo dos sinais. A IIT previu disparos sustentados e síncronos na zona quente durante o estado de consciência. Embora o sinal tenha sido sustentado, ele não permaneceu síncrono. A GNWT previu uma “ignição” do espaço de trabalho seguida por um segundo pico quando o estímulo desaparecia. Apenas o pico inicial foi detectado. Na pontuação na tela para o público da NYU, a IIT saiu na frente.
O terceiro obstáculo dizia respeito à conectividade geral em todo o cérebro. A GNWT teve uma pontuação melhor do que a IIT aqui, principalmente porque algumas análises dos resultados apoiaram as previsões da GNWT, embora os sinais na zona quente não fossem síncronos.
Ambas as teorias foram desafiadas pelos resultados. Mas na contagem final exibida na tela do evento, a IIT obteve mais destaques verdes do que a GNWT, e o público respondeu como se um vencedor tivesse sido coroado. Melanie Boly, da Universidade de Wisconsin, Madison, uma defensora da IIT, ficou suficientemente animada com o resultado para declarar no palco: “Os resultados corroboram a afirmação geral da IIT de que as áreas corticais posteriores são suficientes para a consciência, e nem o envolvimento [do córtex pré-frontal ] nem a transmissão global são necessárias.”
Quando Dehaene subiu ao palco, ele também não admitiu a derrota. “Decidi seguir o conselho de Dan Kahneman”, brincou ele. Ele declarou estar feliz porque “a parte mais interessante deste experimento foram os estímulos irrelevantes para a tarefa”. A questão era se eles indicariam a ignição de uma percepção consciente no cérebro frontal. “A resposta é sim!” ele disse.
Mais tarde, Dehaene sugeriu-me que os obstáculos para a IIT eram inferiores aos da sua teoria. “Não houve nenhum teste real do complexo núcleo matemático da [IIT]”, disse ele. E, como Block observou naquela noite, a conclusão de que havia apoio para as teorias da parte posterior do cérebro não apoia especificamente a IIT.
Apesar do número ligeiramente superior de notas verdes obtidas pela IIT, os próprios líderes do projeto estão convencidos de que não houve vencedor. “Esses resultados confirmam algumas previsões da IIT e da GNWT, ao mesmo tempo que desafiam substancialmente ambas as teorias”, escreveram eles em um artigo que descreve os resultados no servidor de pré-publicação biorxiv.org.
Tal como Kahneman previu, os adversários explicaram as discrepâncias. Boly argumentou que a falha na detecção de sincronia sustentada na zona quente “pode ser devido a limitações de amostragem”. Dehaene suspeitou que nenhum sinal de “desligamento” foi detectado porque os indivíduos permitiram que suas mentes divagassem. “Minha afirmação é que a consciência se dissociou do estímulo”, disse ele.
Boly e Dehaene aguardam agora os resultados do segundo experimento, envolvendo a distração do jogo tipo Tetris. Esses resultados não estarão disponíveis até o próximo ano.
O Ritmo do Progresso
Então a ciência avançou? Nem todo mundo pensa assim.
Alguns pesquisadores, como Olivia Carter, psicóloga da Universidade de Melbourne e ex-presidente da ASSC, pensam que as duas teorias estavam demasiado distantes para que as suas previsões pudessem ser comparadas de forma significativa. “Meu sentimento pessoal é que elas estão testando coisas totalmente diferentes”, disse ela. “A IIT está se concentrando em conteúdo fenomenal e a GNWT está muito mais interessada na memória de trabalho e na atenção.”
Essa avaliação parece adequada. No entanto, é também frustrante, dado que, em primeiro lugar, uma comparação dispositiva foi o propósito declarado da colaboração adversária. Se for uma vitória da ciência, parece uma vitória qualificada.
O filósofo da Universidade Monash, Jakob Hohwy, que faz parte de outra colaboração adversária financiada pela Templeton, vê a situação de forma diferente. “Isso vai para a filosofia da ciência”, disse ele. Ele salienta que o campo ainda está dividido sobre fundamentos como a definição de consciência, se está mais próxima do pensamento ou do sentimento, e até mesmo se os resultados autorrelatados realmente confundem os dados. Para Hohwy, esse tipo de esforço colaborativo é o caminho para avançar. “Descobriremos à medida que avançarmos exatamente nesse tipo de colaboração adversária”, disse ele.
Outros, como a neurocientista computacional Megan Peters, da Universidade da Califórnia, em Irvine, irritaram-se com a cobertura midiática que relatou os resultados como uma corrida de dois cavalos entre a GNWT e a IIT, em vez de um campo com múltiplos concorrentes. Em vez de focar em vencedores e perdedores, disse Peters, é importante ver que a ciência avança aprendendo com cada obstáculo experimental. (No entanto, tendo assistido aos procedimentos naquela noite, posso atestar que o evento foi organizado para se assemelhar a um evento desportivo.)
Mesmo assim, Peters continua fã de colaborações adversárias. Durante o lockdown da Covid-19, ela se inspirou no processo da Templeton para ajudar a organizar uma série de workshops da conferência Cognitive Computational Neuroscience. Nestas “colaborações adversárias geradoras”, os pesquisadores envolveram-se num debate robusto. “Assistir as equipes mastigando as coisas foi instrutivo”, disse ela.
A primeira colaboração adversária sobre a consciência pode não ter conseguido eliminar quaisquer teorias do campo. Mas forçou os teóricos a fazer previsões mais tangíveis e fez com que os pesquisadores desenvolvessem novas técnicas. “As descobertas da colaboração continuam extremamente valiosas”, escreveu Anil Seth, neurocientista da Universidade de Sussex, em um comentário após o evento de junho. “Elas impulsionarão o desenvolvimento da IIT e [GNWT] – e também de outras teorias da consciência – fornecendo novas restrições e novos alvos explicativos.”
Para Melloni, o fato de os adversários não terem mudado de ideia não diminui o valor do processo. “Como diz Kahneman, as pessoas não mudam de ideia, mas a forma como reagem aos desafios faz com que a sua teoria progrida ou degenere”, disse ela. “Neste último caso, [então] com o tempo a teoria ‘morre’ e os cientistas a abandonam.”/ TRADUÇÃO LÍVIA BUELONI GONÇALVES
História original republicada com permissão da Quanta Magazine, uma publicação editorialmente independente apoiada pela Simons Foundation. Leia o conteúdo original em What a Contest of Consciousness Theories Really Proved