NOVO AVANÇO CIENTÍFICO: CIENTISTAS SIMULAM UM CÉREBRO DE MOSCA E O CONECTAM A UM CORPO VIRTUAL

Cientistas conseguiram construir uma simulação computacional baseada no cérebro de uma mosca-da-fruta e conectá-la a um corpo virtual em um ambiente digital. O sistema foi capaz de produzir comportamentos semelhantes aos de uma mosca real, sem que cada movimento precisasse ser programado individualmente.

O trabalho utiliza como base o conectoma da Drosophila melanogaster, nome dado ao mapa que representa as conexões entre os neurônios de um cérebro. Em 2024, o projeto FlyWire publicou uma das reconstruções mais detalhadas já realizadas do cérebro de uma mosca adulta, identificando 139.255 neurônios e aproximadamente 54,5 milhões de sinapses.

O cérebro de uma mosca-da-fruta é extremamente pequeno. Para reconstruí-lo, os pesquisadores utilizaram microscopia eletrônica, obtendo imagens de cortes extremamente finos do cérebro. Essas imagens permitiram identificar a estrutura dos neurônios e determinar onde eles estabeleciam conexões entre si.

A inteligência artificial teve um papel importante nesse processo. Algoritmos foram utilizados para auxiliar na identificação e reconstrução dos neurônios a partir das imagens microscópicas. Porém, a inteligência artificial não realizou todo o trabalho sozinha: pesquisadores e colaboradores humanos precisaram revisar e corrigir as reconstruções para aumentar a precisão do mapa.

O resultado foi um enorme mapa tridimensional que mostra como os neurônios da mosca estão organizados e conectados. Esse mapa é chamado de conectoma. Mas conhecer as conexões não era suficiente. Para transformar esse mapa em uma simulação capaz de produzir comportamentos, os pesquisadores precisaram desenvolver modelos computacionais capazes de representar a atividade dos circuitos neurais.

A partir desse tipo de modelo, pesquisadores conseguiram simular como determinados estímulos sensoriais poderiam produzir respostas dentro do sistema nervoso da mosca. Em vez de simplesmente programar uma regra como “luz verde = andar” ou “luz vermelha = parar”, o objetivo é permitir que a atividade da própria rede neural simulada produza as respostas.

Em um trabalho desenvolvido pela Eon Systems, um modelo computacional baseado no cérebro da mosca foi conectado a um corpo virtual biomecânico. Esse corpo foi colocado em um ambiente digital no qual são simulados elementos como gravidade, vento e atrito.

Nesse sistema, os sensores virtuais fornecem informações ao cérebro simulado. A atividade neural é então processada pelo modelo e pode gerar comandos para o corpo virtual. Dessa maneira, cria-se um ciclo de percepção, processamento e ação: o ambiente influencia os sensores, os sensores fornecem informações ao cérebro simulado e a atividade cerebral influencia os movimentos do corpo.

Isso não significa que uma mosca real tenha sido literalmente clonada ou que seu cérebro biológico tenha sido transferido para um computador. O que foi produzido é uma reconstrução e simulação computacional baseada na organização neural de uma mosca real.

Essa diferença é importante porque um cérebro biológico é muito mais complexo do que um simples mapa de conexões. Existem processos químicos, elétricos e celulares que não são completamente representados apenas pela estrutura do conectoma. Por isso, falar em uma “cópia digital perfeita” do cérebro seria exagerado.

Mesmo assim, o avanço representa um passo importante para a neurociência computacional. Pela primeira vez, pesquisadores conseguem trabalhar com um modelo extremamente detalhado das conexões de um cérebro de animal e utilizá-lo como base para investigar como a atividade neural pode produzir comportamentos em um corpo virtual.

O feito também ajuda a mostrar o tamanho do desafio para pesquisas futuras. Enquanto o cérebro da mosca possui cerca de 140 mil neurônios, o cérebro humano possui aproximadamente 86 bilhões. A diferença de escala é gigantesca. Portanto, ainda estamos muito longe de reproduzir completamente um cérebro humano em um computador. Mas a possibilidade de reconstruir circuitos neurais cada vez mais complexos e observar como eles produzem comportamentos pode ajudar os cientistas a compreender melhor a relação entre cérebro, percepção, movimento e comportamento.

Como disse Neil Armstrong após a chegada à Lua, em 1969: “Um pequeno passo para o homem, um grande salto para a humanidade.” E, na neurociência, este pode ser mais um pequeno passo em direção a uma compreensão muito maior de como os cérebros funcionam.