00;00;06;07 – 00;00;50;16
VO Victoria
Bem-vindo ao Beyond Lab Walls, um podcast do Salk Institute. Junte-se às apresentadoras Isabella Davis e Nicole Mlynaryk em uma jornada nos bastidores do renomado instituto de pesquisa em San Diego, Califórnia. Estamos levando você para dentro do laboratório para ouvir as últimas descobertas em neurociência de ponta, biologia vegetal, câncer, envelhecimento e muito mais. Explore o fascinante mundo da ciência enquanto ouve as histórias das mentes brilhantes por trás dela. Aqui no Salk, estamos desvendando os segredos da própria vida e compartilhando-os além das paredes do laboratório.

00;00;50;18 – 00;01;15;17
Isabella
Olá, ouvintes. Bem-vindos ao Beyond Lab Walls. Eu sou Isabella e hoje tive a oportunidade de conversar com o neurocientista John Reynolds. John é professor na Salk, onde estuda percepção e atenção usando ferramentas computacionais sofisticadas e em constante mudança. Sem que percebamos, nossos cérebros estão constantemente processando muitas informações do mundo exterior e, em seguida, dando sentido a elas na forma de uma representação interna desse mundo.

00;01;15;19 – 00;01;35;13
Isabella
O John está descobrindo como fazer isso. Estou muito animado para explorar a ciência e a história dele com vocês. Então, vamos lá.

00;01;35;15 – 00;01;39;29
Isabella
Bem-vindo, John. Vamos começar com uma pergunta fácil. Onde você cresceu?

00;01;40;02 – 00;01;58;16
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Nasci em Boulder, Colorado, até os dois anos de idade, quando meus pais se mudaram para a região de Denver. Adorei crescer no Colorado. Perdi minha conexão com aquela parte do mundo porque toda a nossa família se mudou. Então é uma sensação meio estranha. Mas, sim, foi um ótimo lugar para crescer.

00;01;58;18 – 00;02;01;12
Isabella
Você sempre se interessou por ciência desde jovem?

00;02;01;18 – 00;02;32;07
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Sabe, meu interesse por ciência sempre existiu, e meus pais o incentivaram. Eu, tipo, quando criança, achava que um carrinho de corda em escala real seria uma boa solução, e eles estavam dispostos a investir nessa ideia. Mas eu não levava a ciência como uma opção de carreira a sério. Então, sabe, não tínhamos cientistas na minha família, e eu realmente não sabia o que queria fazer da minha vida quando estava indo para a faculdade.

00;02;32;07 – 00;02;49;23
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Então, em vez de escolher a ciência como direção, pensei que deveria escolher algo que me desse opções no futuro. Então, fui para a Wharton School e aprendi sobre finanças com a ideia de que um dia poderia trabalhar em Wall Street.

00;02;49;28 – 00;02;54;25
Isabella
Wall Street! Como você conectou os pontos daí até a neurociência?

00;02;54;27 – 00;03;19;15
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Bem, preciso confessar uma coisa: fui trabalhar. Fiz um passeio de bicicleta com meus amigos pelo país e acabei na Costa Leste desempregado. Então, enviei currículos para 80 bancos e acabei trabalhando em um banco de investimento. E conheci um físico de lá que estava programando para o banco.

00;03;19;17 – 00;03;46;01
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E naquela época da minha vida, recém-saído da faculdade, como a maioria das pessoas, comecei a pensar sobre o significado da minha vida e o que você pode saber sobre o mundo e como você deve viver a sua vida. Então, eu estava lendo coisas como Immanuel Kant, sabe, A Regra de Ouro, essencialmente, e também um livro chamado Principia Mathematica, de Bertrand Russell, outro excêntrico britânico.

00;03;46;01 – 00;04;10;05
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E eles estavam pensando em como a matemática poderia ser derivada de princípios básicos. Sim. E eu também li "A Estrutura Lógica da Teoria Linguística", um livro de Noam Chomsky que meio que transformou a linguística em uma ciência cognitiva. Então, sobre o cérebro em vez da linguagem. E eu estava tentando descobrir como pensar sobre as coisas em sistemas baseados em regras.

00;04;10;08 – 00;04;36;08
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E fui até meu amigo Mike Risch, que é físico no banco, e contei a ele sobre isso, e ele disse: "Bem, isso é interessante, mas o que é realmente legal hoje em dia são nossas redes neurais". Certo. E então nós dois fomos ao shopping e compramos exemplares de revistas como PC World e Byte Magazine.

00;04;36;10 – 00;04;53;18
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Se tivesse a palavra "redes neurais" na capa, o que era um assunto muito comentado na época, nós o levávamos de volta ao banco para ler sobre essas coisas e juntar as peças. Conseguimos, de certa forma, entender o que era uma rede neural. E assim, durante o dia, eu trabalhava como analista no banco.

00;04;53;18 – 00;05;24;10
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Mas à noite, escrevíamos código de rede neural nos computadores do banco sem que o banco soubesse. E conseguimos treinar redes neurais para resolver diferentes tipos de problemas. E com outro amigo meu, escrevemos uma prova sobre capacidade de aprendizagem, demonstrando que, com unidades ocultas suficientes, que são os neurônios na rede, poderíamos mapear qualquer espaço de entrada em qualquer espaço de saída, desde que o mapeamento fosse continuamente diferenciável.

00;05;24;12 – 00;05;45;16
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E esse é o objetivo da teoria inicial das redes neurais. Então, escrevi isso como se fosse um artigo científico, como se fosse um artigo científico. Não afirmei que fosse. Mas incluí isso nas minhas inscrições para escolas de pós-graduação, e elas me contrataram como aluno de pós-graduação. Então, entrei na pós-graduação por um caminho incomum.

00;05;45;16 – 00;05;48;01
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Acho que um pouco diferente.

00;05;48;04 – 00;05;57;08
Isabella
Que loucura. Houve algum momento, enquanto você lia toda essa filosofia, em que pensou em estudar filosofia, ou você se decidiu imediatamente pela neurociência?

00;05;57;10 – 00;06;16;21
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Quer dizer, sim, eu estava meio interessado em entender, era mais como epistemologia, tipo, partindo de realmente entender o que, sabe, se pode saber. E como eu deveria pensar sobre mim mesmo no universo? Mas eu meio que fui atraído para a neurociência. Quer dizer, eu estava realmente pensando em como o cérebro nos permite dar sentido ao mundo ao nosso redor.

00;06;16;23 – 00;06;20;24
Isabella
Então você começou a pós-graduação. Onde você estava? Qual era o seu foco?

00;06;21;01 – 00;06;45;18
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Então, entrei na pós-graduação por meio de um programa que tinha acabado de começar em neurociência computacional. E eu era o aluno do segundo ano. Isso foi na Universidade de Boston. E sim, foi uma verdadeira oportunidade de transição para mim, porque, vindo da área de finanças e entrando nisso, todos os outros eram físicos de formação, ou tinham feito engenharia, ou eram matemáticos, matemáticos aplicados.

00;06;45;18 – 00;07;13;21
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E então, sabe, muito mais qualificado do que eu para estar lá. E eu me lembro de ter me esforçado muito para ter aprendido um pouco de matemática na Wharton, muito da modelagem estatística do mercado de ações e coisas do tipo. Mas isso era diferente. Envolvia uma compreensão muito maior de sistemas dinâmicos. Então, como você escreve equações que descrevem como um sistema físico pode se desenvolver ao longo do tempo?

00;07;13;24 – 00;07;40;13
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E a matemática disso é realmente linda. Mas eu não estava preparado para aprender. Então, era preciso ficar acordado até o nascer do sol tentando aprender matemática. E tinha dias em que eu chegava em casa no metrô às sete da manhã com dor de cabeça porque tinha passado a noite toda lutando com algum problema que outras crianças e outros estudantes de pós-graduação não tinham dificuldade em resolver.

00;07;40;16 – 00;07;51;00
Isabella
Mesmo tendo que trabalhar muito duro e se sentido atrasado em muitos aspectos, houve momentos em que você sentiu que estava trazendo algo totalmente único e especial para a mesa por causa do seu treinamento em finanças?

00;07;51;07 – 00;08;13;18
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Acho que trabalhar no setor privado e ter que atingir uma meta pragmática específica e fazê-lo de forma sistemática foi algo que trouxe comigo para a pós-graduação e que me ajudou a organizar minha vida de uma forma que tornou possível viver na companhia dessas pessoas muito mais talentosas e competir com elas.

00;08;13;20 – 00;08;31;09
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Algumas das pessoas mais inteligentes que já conheci trabalhavam na área financeira. Vocês já devem ter ouvido falar de um quebra-cabeça muito divertido chamado Monty Hall Game Show.

00;08;31;12 – 00;08;49;21
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A ideia era que Monty Hall era o cara que comandava um game show, e ele tinha um monte de gente maluca usando todo tipo de fantasia engraçada, e ele ia até a plateia e se alguém tivesse, sabe, alguma variedade estranha de 3 ou 4 coisas diferentes, eles tinham permissão para subir no palco, e então ele tinha três portas.

00;08;49;21 – 00;08;57;03
Salão Monty
Vale US$ 8,757. Fica atrás da porta número um, número dois ou número três?

00;08;57;06 – 00;09;12;20
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E atrás de uma das portas havia um prêmio realmente incrível, como um carro novo. E as outras duas eram como uma pilha de penas e um saco de peixes ou algo bobo. E ele pedia para você escolher uma porta e, sabe, a pessoa escolhia a porta número um.

00;09;12;23 – 00;09;15;06
Salão Monty
Porta número um, ninguém pegou duas.

00;09;15;06 – 00;09;26;18
banheiro
Então, ele aumentava a tensão perguntando à plateia se a pessoa deveria trocar. E, sabe, não há base para tomar a decisão de trocar naquele momento. Então, ele revelava uma das portas e...

00;09;26;21 – 00;09;30;18
Salão Monty
Então, vamos dar uma olhada no meio e ver o que nos espera.

00;09;30;20 – 00;09;47;06
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E era sempre um perdedor. Então era como o, sabe, saco de peixes. E era tipo, bem, ele teve sorte de você não ter escolhido a porta número dois. E se você escolher essa, você se tornará, sabe, o orgulhoso dono de um saco de peixes. E então ele perguntava se você queria trocar. E de novo, sabe, a plateia gritava: não, fica.

00;09;47;06 – 00;10;08;27
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Continue com o que você conhece, continue com sua primeira escolha e troque-a. Então a questão era: você deveria ficar ou mudar? E esse é um problema muito interessante, cuja resposta não darei caso alguém esteja ouvindo e interessado. Mas decifrar isso é divertido. E a primeira pessoa que conheço que resolveu esse problema e conseguiu explicá-lo claramente foi um banqueiro de investimentos.

00;10;08;29 – 00;10;45;16
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Então, eu estava cercado de pessoas muito brilhantes e gostava do que fazia, mas não parecia realmente ser minha vocação. E o que realmente me interessava era uma jornada introspectiva sobre mim mesmo. Quer dizer, sem querer parecer muito egocêntrico, mas, sabe, eu estava mais interessado em pensar sobre onde eu estava no universo e sobre o que o universo representava, e não me via resolvendo esse problema ou me conformando com ele investindo mais em banco.

00;10;45;18 – 00;10;52;28
Isabella
Ao concluir o doutorado, você sentiu que sabia exatamente o que queria para sua pesquisa? Já tinha planejado os próximos passos?

00;10;53;00 – 00;11;31;16
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Então, ouvi Bob Desmond, que seria meu futuro orientador de pós-doutorado, dar uma palestra em um encontro organizado pela minha universidade. Ele estudava o problema de como os sinais neurais no cérebro mudam quando direcionamos nossa atenção para algo. E ele conseguiu demonstrar, notavelmente, que quando você concentra sua atenção em um objeto e outro objeto está no que chamamos de campo receptivo de um neurônio, a área à qual o neurônio é sensível, como sua janela para o mundo. Se essa janela contém dois objetos e você presta atenção a um deles, o neurônio responde muito.

00;11;31;16 – 00;11;55;21
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Como se fosse a única coisa em seu campo receptivo. É como se filtrasse o outro. E então, no nível de picos de atividade, neurônios conversando entre si, esses sinais se tornam sobre aquilo que você observa. E fiquei tão impressionado com aquela conversa que decidi que queria trabalhar para aquele cara. E então eu ainda estava a um ano da minha formatura e da defesa da minha tese.

00;11;55;27 – 00;12;31;14
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Mas eu estava matriculado em uma turma e a turma tinha um projeto. Então, peguei seu melhor e mais famoso artigo e cheguei a uma interpretação do resultado diferente da dele. E era um modelo de aprendizagem em vez de um modelo de atenção. E esse foi o primeiro passo. Eu escrevi um papel sobre isso na aula como meu projeto, que eu apresentaria a ele mais tarde para conseguir o emprego, e também descobri sua conexão pessoal com um dos professores da minha universidade que era anatomista.

00;12;31;17 – 00;12;55;19
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E fiz questão de fazer uma espécie de estudo dirigido com ela para que ela, bem, pudesse me ensinar sobre anatomia, principalmente, mas também pudesse entrar em contato com ele por meio da esposa dele, que também era cientista, e dizer que John Reynolds não tem duas cabeças. E então, quando chegou a hora, consegui que ela me concedesse uma audiência com ele, por assim dizer.

00;12;55;21 – 00;13;14;03
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E então, no decorrer da discussão, eu o informei que achava que o efeito atencional dele não era um efeito atencional. E sim um efeito de aprendizagem. E expliquei o porquê. A princípio, ele descartou a ideia, mas então eu disse: não, não, não, realmente a forma como isso estava estruturado. E expliquei como explicar o que ele tinha feito com um modelo que não era um modelo de atenção.

00;13;14;05 – 00;13;25;13
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E então ele acabou me oferecendo um emprego, mas foi muito maquiavélico. Eu estava concorrendo a esse emprego e levei um ano para conseguir. Aí eu me candidatei, aceitei e entrei no laboratório dele como pós-doutorado.

00;13;25;15 – 00;13;26;27
Isabella
Esse é o treinamento financeiro.

00;13;27;00 – 00;13;29;21
banheiro
Sim, exatamente. Certo.

00;13;29;24 – 00;13;34;29
Isabella
Então, tudo bem, você finalmente estava em um laboratório de neurociência computacional. Como foi isso?

00;13;34;29 – 00;14;00;16
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Foi ótimo. Quer dizer, foi uma época muito agradável, intensa e emocionante da vida. Sabe, cheguei ao laboratório dele sem nunca ter feito nenhum experimento na vida. E então, mais uma vez, eu estava cercado por pessoas que vinham fazendo neurociência na área experimental para seus doutorados, e todos eles vieram equipados com uma espécie de conhecimento sobre como fazer experimentos.

00;14;00;18 – 00;14;26;17
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E eu me apresentei como uma pessoa com uma orientação matemática. Certo. E então, de novo, eu estava meio que fora da minha zona de conforto. Mas foi muito divertido. E nós trabalhávamos muito duro. Quer dizer, às vezes eu voltava para casa depois da meia-noite, e era realmente incrível. Meu orientador era muito descontraído, mas sempre disponível, o que era perfeito para mim.

00;14;26;17 – 00;14;48;00
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Consegui encontrar espaço para desenvolver meus próprios pensamentos e ideias, mas, se eu ficasse preso, sempre podia contar com a presença dele. E isso foi perfeito para mim. Agora que sou pesquisadora particular e avalio pessoas para se tornarem estudantes de pós-graduação ou pós-doutorado, estou sempre muito atenta ao fato de que elas estão passando pelo mesmo processo.

00;14;48;02 – 00;15;11;00
banheiro
Então, tento incentivar as pessoas a não se perguntarem: "Este é um ótimo mentor?", mas sim: "Quem é o melhor mentor para mim?". Tipo, sabe, havia pessoas no meu pós-doutorado que teriam se beneficiado de mais mentoria e teriam se saído melhor em outro laboratório. Quando uma pessoa quer vir ao meu laboratório, penso com ela sobre o que ela gostaria de fazer.

00;15;11;02 – 00;15;35;16
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Mas também os incentivo a conversar com pessoas que já estão no laboratório e também com pessoas que montaram seus próprios laboratórios para obter a perspectiva delas sobre como é aqui. Porque, novamente, não se trata de "sou um ótimo mentor ou um péssimo mentor?". Mas "sou um bom mentor para você?". E você precisa tomar essa decisão por si mesmo.

00;15;35;19 – 00;15;38;11
Isabella
Então como você foi parar na Salk?

00;15;38;13 – 00;16;02;08
banheiro
Bem, eu tive muita sorte. Então, eu, minha mentora, a mãe do Bob Desmond, fiquei doente e ele teve que cancelar uma reunião que estava acontecendo em Madri, e ele me colocou no lugar dele, e eu tive essa oportunidade maravilhosa. O calibre dos cientistas. Lá, todos eram cientistas de renome mundial, exceto eu. E então eu tive a oportunidade de preparar uma palestra que me apresentaria a eles.

00;16;02;11 – 00;16;26;18
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E levei essa oportunidade muito a sério. Preparei uma palestra fantástica, se não me engano. Tive a oportunidade privilegiada de falar sobre o trabalho que fiz como pós-doutorado e acabei andando pelas ruas com Tom Albright, que estava aqui como membro do corpo docente, e eu sabia tudo sobre seu trabalho.

00;16;26;20 – 00;16;47;04
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E conversamos sobre o nosso trabalho, e tivemos uma ótima discussão intelectual ao longo de várias horas vagando pelas ruas, e acabamos jantando. Ele estava em um comitê de recrutamento da UCSD. Então eu disse: "Bem, posso me candidatar a uma vaga na Salk?". E ele disse: "Você não precisa conseguir a vaga na UCSD primeiro, então precisa se candidatar lá primeiro."

00;16;47;04 – 00;17;09;12
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E então me candidatei à UCSD, que teria sido um ótimo lugar para se trabalhar. Mas acabaram não se interessando em me contratar. E então o Tom disse: "Bem, não há vaga no Salk, mas se você vier e der uma palestra, talvez consiga convencer as pessoas a criarem uma vaga para você". E então, mais uma vez, tive a oportunidade única de palestrar aqui no Salk.

00;17;09;14 – 00;17;25;07
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E eles perguntaram: "Você gostaria de se encontrar com alguém em particular?" E eu dei uma olhada na lista de pessoas com quem eu queria me encontrar, Terry Sejnowski. Eu queria me encontrar com Ed Callaway. Eu queria me encontrar com E. J. Chichilnisky e alguns outros. E eu disse, e é claro, se ele estivesse disponível, eu adoraria ter a chance de conversar com Francis Crick.

00;17;25;07 – 00;17;49;14
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Mas percebi que ele, sabe, provavelmente está muito ocupado. Bem, descobri que ele estava disposto a conversar comigo. E ele era muito, sabe, ele tinha, é claro, sua principal contribuição foi entender a estrutura do DNA. Mas ele também estava muito comprometido em entender os mecanismos neurais da consciência. E era isso que eu vinha estudando como pós-doutorado.

00;17;49;14 – 00;18;17;17
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E então ele ficou muito feliz em me conhecer, incrivelmente. E você tem síndrome do impostor, é claro. E então ele me convidou para ir à casa dele, ele e Christof Koch, e eu pensamos: "Ah, bem, é aqui que eles descobrem que eu sou uma fraude total". E, sabe, eu tinha ouvido falar que Francis fazia perguntas diretas e queria saber, tipo, quantos neurônios existem nessa área do cérebro, porque, não por maldade, ele era apenas um físico treinado, e ele queria saber de que ordem de grandeza estamos falando aqui.

00;18;17;20 – 00;18;30;17
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Mas eu estava muito nervoso. Fui até a casa dele e sua esposa, Odile, preparou sanduíches, e nos divertimos muito. E ele foi um anfitrião gentil. E Francis, Christof e eu adoramos conversar.

00;18;30;19 – 00;18;42;17
Isabella
Nem consigo imaginar que tenho um segundo choque de imagem. E depois disso você conseguiu dar sua palestra no campus?

00;18;42;20 – 00;19;06;08
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História engraçada. Então, dei minha palestra e Francis estava sentado na primeira fila, e eu estava lá, muito nervoso. Então, dei a palestra e comecei a falar sobre campos receptivos e como, à medida que você vai da retina para o cérebro, as janelas, os campos receptivos através dos quais as células enxergam, por assim dizer, vão ficando cada vez maiores.

00;19;06;08 – 00;19;25;10
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E assim, com a retina, elas são muito pequenas. Mas quando você se aprofunda no sistema visual, no lobo temporal inferior, elas cobrem espaços enormes e vastos do seu campo visual. E eu... isso foi mais como uma motivação no início da palestra. Mas eu disse, sabe, as células têm uma largura de banda finita. Elas só conseguem transmitir uma quantidade limitada de informação por unidade de tempo.

00;19;25;13 – 00;19;42;22
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E quando preenchem a sala inteira, há muito mais informação do que conseguem processar. Por isso, precisamos de mecanismos de atenção para permitir que as células se concentrem naquilo com que você se importa. Precisamos de um sistema flexível que possa ser implementado para captar exatamente a informação que você precisa agora. Era apenas uma história para colocar as pessoas no estado de espírito certo.

00;19;42;22 – 00;20;08;14
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E então, no final da palestra, essa pessoa na última fila, de quem eu me lembrava claramente, Leslie Orgel, levantou a mão e disse que aquela parte que você disse no começo era muito bonita. Mas, na verdade, não é verdade também que, à medida que você avança no sistema visual, a especificidade dos neurônios se torna cada vez mais refinada?

00;20;08;14 – 00;20;34;22
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Então, você pode estar no córtex visual primário, pode ter células que se importam com bordas, mas quando você desce para o lobo temporal, elas se preocupam com coisas complexas como o rosto de uma pessoa. Então, qual é o problema? Por que você precisa de atenção? E eu pensei: que pergunta maravilhosa! Eu estava me preparando para responder quando Francis se levantou e se virou para o pobre sujeito e disse: "Bem, eu não entendi a pergunta, e duvido que John também tenha entendido".

00;20;34;24 – 00;20;56;04
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É assim que funciona. E ele expôs a maneira Hubel e Wiesel de pensar sobre a hierarquia no sistema visual, e simplesmente destruiu aquele pobre sujeito na última fila. E então eu estava lá no palco, diante das pessoas que estavam prestes a decidir se me ofereceriam um emprego. E o biólogo vivo mais famoso acabou de abrir um buraco na minha sessão de perguntas e respostas.

00;20;56;04 – 00;21;22;07
banheiro
E então, anos depois, eu me candidatei para a estabilidade e tive que dar uma palestra novamente. Era minha palestra de promoção, outra situação de alta pressão. Pensei: "Bem, vou voltar e rever o que eu disse quando comecei aqui". Eles gravaram em vídeo. Francis está sentado na frente da sala, a foto de Jonas Salk, e eu vou até o final e, de fato, há uma pergunta vinda de um observador muito astuto na última fileira.

00;21;22;10 – 00;21;53;09
banheiro
Bem, eu tinha me lembrado completamente errado de quem era, e na verdade, não era Leslie Orgel, era Harvey Karten que é neurocientista do outro lado da rua, na UCSD. E, na minha memória, havia uma pessoa totalmente diferente. O vídeo não mentia. Eu tinha criado essa memória na minha mente. Então, para mim, este é realmente um ponto ilustrativo, porque não percebemos o mundo sentindo-o e não nos lembramos do mundo gravando-o.

00;21;53;11 – 00;22;07;14
banheiro
Construímos modelos internos do mundo em que vivemos, tanto na percepção quanto na memória. E eles podem ser tão convincentes quanto possível. Mas são construções que criamos dentro de nossas cabeças.

00;22;07;17 – 00;22;25;16
Isabella
Essa história é completamente insana, e eu a adoro. E também é muito interessante. E funciona como uma introdução ou explicação perfeita para a sua pesquisa. Como você começa a estudar coisas tão abstratas como consciência, percepção ou atenção?

00;22;25;21 – 00;22;54;16
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Estamos no limite do que é conhecido. Pode ser um pouco desorientador. E uma coisa que você faz como cientista é tentar pensar de forma reducionista, tipo: o que eu realmente vou medir na ponta do meu eletrodo? Ou como eu formulo uma hipótese testável? Qual é um modelo que explicaria o que sabemos e faria uma previsão específica que eu pudesse testar empiricamente, mas, ao mesmo tempo, percepção, formação de memória, leitura de memória?

00;22;54;16 – 00;23;30;12
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Essas não são coisas que podem ser reduzidas a moléculas. Elas se desenvolvem em um nível de organização que abrange tudo, desde as moléculas até o organismo inteiro. Portanto, é preciso pensar em termos mais holísticos para realmente entender como abordar a questão. Esse é realmente o desafio quando se lida com algo tão abstrato como a memória ou a percepção: como fazer algo produtivo sem, ao mesmo tempo, manter e honrar a complexidade do problema que se está estudando?

00;23;30;15 – 00;23;32;11
banheiro
E esse é o truque.

00;23;32;13 – 00;23;42;05
Isabella
Eu sei que você usa uma técnica chamada optogenética para estudar o cérebro e fazer perguntas complexas. Você pode explicar o que é optogenética?

00;23;42;10 – 00;24;16;29
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Claro. Sim. Então esse é um exemplo de como você pode usar ferramentas para perturbar esse sistema extremamente complexo do cérebro. Optogenética é um termo que se refere ao uso da óptica, da luz, na ciência, na neurociência, e impulsionado por ferramentas genéticas. A optogenética, portanto, tem como ideia basear-se em sensores biológicos para luz, como o sensor de luz que uma alga usa para se orientar em direção ao sol.

00;24;16;29 – 00;24;55;21
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Então, fototaxia. E você pega o DNA que diz à alga como fazer esse sensor e o coloca em um neurônio. Normalmente, esses sensores, quando abertos pela luz, permitem que os íons fluam em uma direção ou outra, e isso ativa ou desativa a célula. E se você puder usar métodos para levar esses pequenos sensores de luz a um tipo específico de neurônio, estará em condições de regular a atividade desse neurônio com muita precisão, até mesmo em níveis de milissegundos.

00;24;55;24 – 00;25;20;28
banheiro
E você pode tocar uma orquestra, por assim dizer, a partir da luz no cérebro e afetar o tempo de sua sinalização de maneiras que permitem testar diferentes ideias. Então, por exemplo, uma das coisas que descobrimos anos atrás foi que, quando direcionamos a atenção a um estímulo, o maior efeito, talvez, é que você afeta o tempo da atividade neural de uma determinada maneira.

00;25;20;28 – 00;25;45;20
banheiro
So os neurônios tendem a se correlacionar uns com os outros em seus picos. Então, se você está disparando seus potenciais de ação, seu vizinho também está disparando os potenciais de ação dele. E acontece que isso impõe um limite à quantidade de informação que você consegue processar sobre o estímulo que está observando. Então você pode imaginar, digamos, que somos todos três,

00;25;45;20 – 00;26;01;10
banheiro
Se todos nós dissermos exatamente a mesma coisa e você combinar os sinais de nós três, não aprenderá nada, tipo, sabe, somos redundantes uns com os outros. Mas se falarmos independentemente, cada um traz sua própria mensagem. Então você pode aprender mais ouvindo nós três. E você pode aprender ouvindo um de nós.

00;26;01;12 – 00;26;33;05
banheiro
E assim, o mesmo tipo de conceito se aplica aos neurônios. Se eles falam exatamente a mesma língua, não há nada a ganhar em reunir as informações entre eles. E então acontece que, quando você direciona a atenção para um estímulo, isso faz com que os neurônios se descorrelacionem uns com os outros. Assim, eles estão fornecendo informações mais independentes. E então, levantamos a hipótese de que a razão pela qual a atenção regula negativamente essa correlação entre os neurônios é para aumentar a quantidade de informação que os neurônios estão transmitindo.

00;26;33;07 – 00;26;56;16
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É uma ideia interessante. É possível. E houve muito trabalho teórico que levou à ideia de que isso era verdade, mas ninguém jamais havia testado diretamente. Então, usamos a optogenética para testar isso. Usamos a optogenética para reintroduzir aquela correlação que o cérebro havia removido por meio de seus mecanismos de atenção. E testamos se isso prejudicaria a percepção.

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E de fato acontece. No entanto, a atenção não regula negativamente as correlações de alta frequência. E então poderíamos, em vez disso, introduzir correlações de alta frequência. E se estivéssemos certos, isso não prejudicaria a percepção, porque as correlações que estão sendo filtradas não estão nessa faixa de frequência. E, de fato, isso não aconteceu. E, portanto, foi uma forma de testar uma hipótese específica que veio de uma modelo matemático de sinais neurais.

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Então a optogenética é uma das ferramentas que surgiram nos últimos 15 anos e que nós usamos para esse tipo de coisa.

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Isabella
Essa é a ferramenta mais comum que você usa no laboratório?

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Cada experimento que realizamos sempre envolve um novo conjunto de ferramentas que estamos desenvolvendo. Mais recentemente, temos desenvolvido maneiras de visualizar padrões de atividade no cérebro. Então, descobrimos recentemente que, assim como você está sentado lá no seu cérebro, em várias áreas cerebrais, você tem ondas de atividade atravessando cada uma delas.

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várias vezes por segundo. E acontece que esses as ondas têm um grande impacto na percepção. Então, se você olhasse para uma tela de computador e visse um estímulo muito fraco aparecer na tela, a questão de se você vê ou não depende da fase da onda no momento em que o estímulo aparece, e é um efeito muito grande.

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Mas não pensamos que A evolução teve todo o trabalho de criar essas ondas metabolicamente caras para permitir que você detectasse um estímulo fraco na tela do computador, e eles estavam pensando no que poderiam estar fazendo. Terry Sejnowski tem uma boa analogia. Quando a evolução encontra um mecanismo, ela tende a aplicá-lo de diversas maneiras diferentes.

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E o exemplo que ele dá é o sangue, que evoluiu inicialmente para fornecer algo como o ambiente do mar, trazendo-o para dentro da célula. E isso levou ao desenvolvimento do sistema circulatório em organismos multicelulares. Mas o sistema sanguíneo fornece respostas imunológicas, elimina resíduos, fornece oxigênio, fornece nutrição. Ele faz muitas coisas diferentes ao mesmo tempo.

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E acredito que o mesmo se aplica ao sistema nervoso. Então, o que esse sistema de ondas que descobrimos poderia estar fazendo? E uma das coisas que percebemos é que essas ondas são complexas em espaço e tempo. E, portanto, elas dotam o cérebro da capacidade de representar coisas complexas no mundo. A ideia é que podemos usar a complexidade da dinâmica espaço-temporal dessas ondas como uma forma de dotar o cérebro da capacidade de armazenar em suas sinapses coisas espacialmente temporais complexas e, em seguida, reproduzi-las.

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Então, como você sabe, recentemente eu estava atravessando a rua com meus dois filhos, minha filha tem cinco anos e meu filho tem seis. Minha esposa estava na nossa frente, fora do nosso alcance. Meu filho, Bridger, estava dois ou três passos à minha frente, então também fora do nosso alcance. E eu estava segurando a mão da Ellie. E um carro veio em alta velocidade, num momento alarmante.

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Eu não sabia se estava diminuindo a velocidade por causa da lombada ou porque o motorista nos viu. Felizmente, ninguém morreu. Mas eu me lembro de todo aquele evento e consigo vê-lo se desenrolar no tempo. Enquanto conto isso, há um bonde passando na ponte acima de nós. Todo aquele evento está cristalizado nas sinapses do meu cérebro e em partes do cérebro que têm a capacidade de codificar informações sensoriais.

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E então como é que você consegue codificar um evento complexo como esse e depois reproduzi-lo de dentro dos próprios circuitos do cérebro? Certo? Então, este modelo matemático nos diz como isso pode ser feito. E é um modelo matemático que mostra como colocar nas conexões sinápticas entre os neurônios as informações sobre como reconstruir tudo isso, para que você possa apresentar o modelo matemático com os primeiros quadros de um filme, e ele reproduzirá o filme inteiro a partir de sua própria dinâmica interna.

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Então é uma maneira realmente nova e empolgante de pensar sobre como as memórias podem ser codificadas e como elas podem ser reproduzidas.

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Isabella
Uau. É, é realmente incrível como as memórias funcionam, como nossos cérebros se lembram dessas cenas tão nítidas do nosso passado. Tipo, sei lá, é realmente louco quando você começa a pensar em pensar em pensar em pensar. Organoides são úteis no seu trabalho? E esses, para os nossos ouvintes, são essencialmente modelos de cérebros em miniatura 3D que os pesquisadores podem cultivar em laboratório para estudar o desenvolvimento e a função cerebral.

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Pois é, bem, não no meu laboratório. Para os nossos propósitos, estamos observando padrões de atividade cerebral que observamos na superfície bidimensional do córtex. Portanto, a maneira mais natural de pensar sobre isso, e a maneira como desenvolvemos modelos para pensar sobre isso e para os quais temos evidências, é que essas ondas estão sendo transmitidas na superfície do cérebro por meio dessas fibras horizontais que conectam os neurônios uns aos outros.

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E então esse é um problema bidimensional.

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Isabella
Então, algo muito legal sobre você e sua ciência é que você fez muitas colaborações com artistas. Pode falar um pouco sobre isso? E como é estar nesse espaço onde ciência e arte se encontram?

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Acho que há muito valor em vivenciar algo por si mesmo, e se você trabalha com artistas, eles são muito brincalhões e você tem muita liberdade para pensar em como abordar problemas de maneiras que não sejam tão rigorosas quanto as do laboratório. E visitei um amigo meu, Patrick Cavanagh, em Paris, e ele montou um laboratório lá, e ele me levou para o laboratório dele, e ficamos sentados no escuro por dez minutos.

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E durante esse período, seu sistema visual fica sensível à luz e cria as condições para criar uma ilusão que permite que você veja seu cérebro em ação. E pegamos essa experiência e a colocamos no contexto de alguns artistas aqui em San Diego que estão realmente interessados em usar a arte como forma de se conectar com a ciência e os cientistas.

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E o que fizemos foi criar um câmara de ilusão onde as pessoas podiam sentar-se no escuro por cerca de dez minutos. Elas ficavam sensibilizadas à luz. E então tínhamos um flash que durava 60 microssegundos. Imagine que você está sentado no escuro. Você está sentado ali, seu sistema visual, incluindo sua pupila, mas também os neurônios da sua retina e os neurônios que eles projetam para todo o seu sistema visual.

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Eles não recebem nenhum sinal. É escuridão total. E então eles ficam hipersensíveis. Quando o flash ocorre, ele ativa seus fotorreceptores, seus cones codificam cores, seus bastonetes codificam monocromático – é a visão ao luar. Então, eles permitem que você veja, e sob o luar, suas experiências, sabe, as cores desaparecem e você vê apenas uma espécie de cor prateada. Então, sua experiência imediata é que você está olhando para um amigo na mesma sala que você, e seu amigo fica colorido por cerca de meio segundo.

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Os cones se desligam e os bastonetes permanecem ativos. E agora você tem um amigo iluminado pelo luar sentado à sua frente. E então você consegue ver essa experiência, o que é interessante. Mas então usamos isso como uma espécie de brincadeira com a percepção. Então, por exemplo, se você colocar a mão na frente do rosto, sentado no escuro, e o flash ocorrer depois de meio segundo, você estará olhando para essa sua mão de mármore iluminada pelo luar e ela estará perto do seu rosto.

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Então imagine esta mão enorme ali no seu campo visual. Se você lentamente afastar a mão do rosto, seu sistema proprioceptivo, que diz onde as coisas estão no seu corpo, agora diz: "Ah, está a 60 centímetros de você, a 90 centímetros do seu rosto", mas a imagem na retina ainda é enorme. E o que você vivencia enquanto observa isso é... sua mão se expandindo até o tamanho de um travesseiro, porque é a única maneira de conciliar essas duas fontes diferentes de informação.

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E agora, por mais improvável que pareça que sua mão faça isso, é a única solução matematicamente correta, e você consegue ver seu cérebro fazer isso acontecer. E as pessoas que testemunharam esse grito, sabem, já fizemos isso com milhares e milhares de pessoas e, sabe, é especialmente interessante quando jovens, universitários, chegam e simplesmente saem pensando: "Eu não fazia ideia".

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Meu cérebro fez isso. Mas é isso mesmo que acontece. Seu cérebro está criando um modelo interno do mundo externo, e esse modelo precisa conciliar todas as diferentes fontes de informação e reuni-las em uma explicação organizada. E essa explicação é a que você vivencia na sua vida.

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Isabella
Que loucura. Acho que eu gritaria.

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É muito gritante, é totalmente gritante.

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Isabella
John, muito obrigado por conversar comigo hoje. Foi muito interessante e vou ficar pensando em rostos que não lembro direito e como seria minha mão se fosse do tamanho de um travesseiro.

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Obrigado por me receber. É bom ver você pessoalmente e espero que todos tenham gostado de ouvir o que quer que seja.

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Isabella
Onde estamos no universo? Conversando com John Reynolds, fica claro que ele continua sendo uma pessoa e um cientista profundamente filosófico. Sua busca por significado o levou a descobertas incríveis sobre o nosso cérebro e como ele interpreta o mundo ao nosso redor, como, por exemplo, como as ondas de atividade neural influenciam nossa sensibilidade a estímulos. Isso também o tornou uma referência em sua área, pois ele criou a primeira estrutura quantitativa unificada para a compreensão dos mecanismos neurais que nossos cérebros usam para decidir em que prestamos atenção.

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Isabella
As histórias e os insights de John nos lembram da poderosa proeza da natureza que é o cérebro humano. Ainda há muito trabalho a ser feito para entender esse órgão complexo e, como John provavelmente diria, matematicamente belo. É emocionante ouvir como John e outras lendas contribuíram para a neurociência moderna. Mas também é emocionante pensar no que ainda temos para descobrir.

00;37;23;24 – 00;38;01;11
Isabella
À medida que aprendemos cada vez mais sobre o cérebro e nossos modelos se tornam mais complexos, nossas perguntas também se tornarão rapidamente mais complexas. Manter a filosofia, a arte e a neurociência unidas em breve será essencial à medida que formulamos perguntas maiores e mais ousadas sobre consciência, pertencimento e humanidade. Felizmente, John já está de olho nesse futuro.

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VO Victoria
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