Mapear a totalidade de sinapses em um cérebro é uma meta defensável como um passo importante na evolução da neurociência, mas não será fácil. Propostas para investigação do conectoma humano completo tem sido comparadas com o projeto genoma, mas basta olhar para os números para se dar conta de quão mais difícil será esse outro projeto.
Enquanto o genoma humano tem cerca de 3 bilhões de bases nitrogenadas (as “letras” do DNA), o cérebro possui 100 bilhões de neurônios. E enquanto uma célula humana abriga cerca de 20 mil genes, o número de sinapses em um cérebro é da ordem de 100 trilhões.
Em “Connectome”, Sebastian Seung mostra também como a tecnologia para mapear essas conexões ainda é extremamente lenta e trabalhosa quando comparada às modernas máquinas de sequenciamento de DNA, que hoje operam automaticamente após o preparo de amostras.
Para fazer um mapa em 3-D das conexões entre os neurônios, é preciso “fatiar” um cérebro em lâminas extremamente finas, de 30 nanômetros (30 milionésimos de milímetro). Depois é necessário fotografar uma a uma, com um microscópio eletrônico, e “empilhar” as imagens para reconstruir a forma tridimensional.
O biólogo Sydney Brenner fez isso tudo manualmente na década de 1960 para mapear o sistema nervoso completo verme C. Elegans. Sua equipe, porém, teve doze anos de trabalho para dar conta desse animal microscópico, que possui apenas 302 neurônios e 7.000 sinapses. Para reconstruir as sinapses de um único milímetro cúbico de cérebro humano usando o mesmo procedimento, seria preciso empregar 100 mil técnicos durante dez anos.
Sem avanços na automatização desse processo, ficou claro, jamais será possível mapear o conectoma humano. Mas já há ideias surgindo.
O volume de dados gerado pelo processo todo, por fim, é o aspecto mais desanimador. Para reconstruir digitalmente um único milímetro cúbico de sinapses, um computador precisa armazenar 1 petabyte de dados —algo equivalente a 1 bilhão de fotos. Multiplique isso por mil se você quiser mapear o conectoma de um camundongo, e multiplique por mil de novo para mapear um cérebro humano.
O mapeamento do conectoma de um mamífero, estima Seung, produziria dados a uma taxa maior que o LHC, acelerador de partículas gigante que realiza o maior experimento científico em andamento hoje.
A esperança do pesquisador e de outros cientistas do projeto, portanto, é que a taxa de avanços em processamento de dados continue evoluindo segundo a chamada Lei de Moore —que prevê que essa capacidade dobre a cada dois anos.
Num cenário otimista, então, Seung estima que será possível mapear o conectoma de um camundongo dentro de dez anos. Só no final deste século, se o avanço tecnológico ocorrer a uma taxa razoável, é que será possível reconstruir todas as sinapses de um cérebro humano.
Dado o desafio tecnológico que isso representa, é fácil cair em desânimo. O estágio atual da tecnologia e do conhecimento, porém, pelo menos já permitem estabelecer essa meta clara de avanço para a neurociência, algo que por si só tem sido difícil.
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