A inteligência surge quando todo o cérebro funciona como um só

Esta abordagem produziu grandes avanços. No entanto, não explicou completamente uma característica central do pensamento humano: como todos estes sistemas separados se unem para formar uma mente única e unificada.

Pesquisadores da Universidade de Notre Dame decidiram responder a essa questão. Usando neuroimagem avançada, eles examinaram como o cérebro está organizado em geral e como essa organização dá origem à inteligência.

“A neurociência tem tido muito sucesso em explicar o que redes específicas fazem, mas muito menos sucesso em explicar como uma mente única e coerente emerge de sua interação”, disse Aron Barbey, professor de psicologia da família Andrew J. McKenna no Departamento de Psicologia de Notre Dame.

Inteligência Geral e Habilidades Cognitivas Conectadas

Os psicólogos há muito observam que habilidades como atenção, memória, percepção e linguagem tendem a estar interligadas. Pessoas que têm bom desempenho em uma área geralmente têm bom desempenho em outras. Esse padrão é conhecido como “inteligência geral”. Influencia a eficácia com que os indivíduos aprendem, resolvem problemas e se adaptam em ambientes acadêmicos, profissionais, sociais e de saúde.

Durante mais de um século, este padrão sugeriu que a cognição humana está unificada a um nível profundo. O que falta aos cientistas é uma explicação clara do porquê dessa unidade existir.

“O problema da inteligência não é de localização funcional”, disse Barbey, que também dirige o Centro de Neuroimagem Humana Notre Dame e o Laboratório de Neurociências de Decisão. “A investigação contemporânea pergunta frequentemente onde a inteligência geral se origina no cérebro – concentrando-se principalmente numa rede específica de regiões dentro do córtex frontal e parietal. Mas a questão mais fundamental é como a inteligência emerge dos princípios que governam a função cerebral global – como as redes distribuídas comunicam e processam colectivamente a informação.”

Para explorar esta perspectiva mais ampla, Barbey e sua equipe, incluindo o autor principal e estudante de pós-graduação da Notre Dame, Ramsey Wilcox, testaram uma estrutura conhecida como Teoria da Neurociência de Rede. Suas descobertas foram publicadas em Comunicações da Natureza.

A teoria da neurociência de rede explicada

Segundo os pesquisadores, a inteligência geral não é uma habilidade específica ou estratégia mental. Em vez disso, reflecte um padrão em que muitas competências cognitivas estão positivamente relacionadas. Eles propõem que esse padrão decorre da eficiência com que as redes do cérebro são estruturadas e do quão bem elas funcionam juntas.

Para avaliar esta ideia, a equipe analisou imagens cerebrais e dados de desempenho cognitivo de 831 adultos no Projeto Conectoma Humano. Eles também examinaram um grupo independente de 145 adultos no Estudo INSIGHT, financiado pelo programa SHARP da Intelligence Advanced Research Projects Activity. Ao combinar medidas da estrutura cerebral e da função cerebral, os pesquisadores criaram uma imagem detalhada da organização cerebral em grande escala.

Em vez de vincular a inteligência a uma única região ou função cerebral, a Teoria da Neurociência em Rede a vê como uma propriedade do cérebro como um todo. A inteligência, neste contexto, depende da eficácia com que as redes se coordenam e se reorganizam para lidar com diferentes desafios.

Barbey e Wilcox descrevem isso como uma grande mudança de perspectiva.

“Encontramos evidências de uma coordenação sistêmica no cérebro que é ao mesmo tempo robusta e adaptável”, disse Wilcox. “Essa coordenação não realiza a cognição em si, mas determina a gama de operações cognitivas que o sistema pode suportar”.

“Dentro deste quadro, o cérebro é modelado como uma rede cujo comportamento é limitado por propriedades globais como eficiência, flexibilidade e integração”, disse Wilcox. “Essas propriedades não estão vinculadas a tarefas individuais ou redes cerebrais, mas são características do sistema como um todo, moldando cada operação cognitiva sem serem redutíveis a nenhuma delas”.

“Quando a questão passa de onde está a inteligência para como o sistema está organizado”, observou Wilcox, “os alvos empíricos mudam”.

Inteligência como coordenação cerebral completa

As descobertas apoiaram quatro previsões principais da Teoria da Neurociência de Rede.

Primeiro, a inteligência não reside numa única rede. Surge do processamento distribuído por muitas redes. O cérebro deve dividir tarefas entre sistemas especializados e combinar seus resultados quando necessário.

Em segundo lugar, uma coordenação bem-sucedida requer uma forte integração e comunicação à distância. Barbey descreveu “um grande e complexo sistema de conexões que servem como ‘atalhos’ ligando regiões distantes do cérebro e integrando informações através das redes”. Estas conexões permitem que áreas distantes do cérebro troquem informações de forma eficiente, apoiando o processamento unificado.

Terceiro, a integração depende de regiões reguladoras que orientam a forma como a informação flui. Esses hubs ajudam a orquestrar atividades nas redes, selecionando os sistemas certos para o trabalho. Quer alguém esteja interpretando pistas sutis, aprendendo uma nova habilidade ou decidindo entre uma análise cuidadosa e uma intuição rápida, essas áreas regulatórias ajudam a gerenciar o processo.

Finalmente, a inteligência geral depende do equilíbrio entre a especialização local e a integração global. O cérebro funciona melhor quando clusters locais fortemente conectados operam de forma eficiente, mantendo ao mesmo tempo caminhos de comunicação curtos para regiões distantes. Este equilíbrio apoia a resolução de problemas de forma flexível e eficaz.

Nos dois grupos estudados, as diferenças na inteligência geral correspondiam consistentemente a estas características organizacionais em grande escala. Nenhuma área cerebral ou “rede de inteligência” tradicional explicou os resultados.

“A inteligência geral torna-se visível quando a cognição é coordenada”, observou Barbey, “quando muitos processos devem trabalhar juntos sob restrições no nível do sistema”.

Implicações para Inteligência Artificial e Desenvolvimento Cerebral

As implicações vão além da compreensão da inteligência humana. Ao concentrarem-se na organização cerebral em larga escala, as descobertas oferecem uma visão sobre por que a mente funciona como um sistema unificado em primeiro lugar.

Esta perspectiva também pode explicar porque é que a inteligência tende a aumentar durante a infância, a diminuir com o envelhecimento e a ser especialmente vulnerável a lesões cerebrais generalizadas. Em cada situação, o que mais muda é a coordenação em larga escala e não funções isoladas.

Os resultados também contribuem para debates sobre inteligência artificial. Se a inteligência humana depende de uma organização a nível de sistema e não de um único mecanismo de uso geral, então a construção de inteligência artificial geral pode exigir mais do que simplesmente ampliar ferramentas especializadas.

“Esta pesquisa pode nos levar a pensar sobre como usar as características de design do cérebro humano para motivar avanços na inteligência artificial centrada no ser humano e de inspiração biológica”, disse Barbey.

“Muitos sistemas de IA podem executar tarefas específicas muito bem, mas ainda têm dificuldade em aplicar o que sabem em diferentes situações.” Barbey disse. “A inteligência humana é definida por esta flexibilidade – e reflete a organização única do cérebro humano”.

A pesquisa foi conduzida com os coautores Babak Hemmatian e Lav Varshney, da Stony Brook University.