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Pesquisadores da Universidade da Califórnia em San Francisco (UCSF) e do Allen Institute, nos Estados Unidos, desenvolveram um modelo de inteligência artificial (IA) baseado na mesma tecnologia do ChatGPT para criar um dos mapas mais detalhados do cérebro de camundongos já produzidos. O estudo, publicado nesta terça-feira (7) na revista Nature Communications, identificou 1.300 regiões e sub-regiões cerebrais, incluindo áreas que nunca haviam sido descritas antes.
A inovação combina neurociência e IA para oferecer uma nova forma de compreender a estrutura e as funções do cérebro. Segundo os pesquisadores, o mapa pode ajudar a relacionar funções cognitivas, comportamentos e doenças neurológicas a regiões específicas, abrindo caminho para novas hipóteses e experimentos.
IA revela regiões cerebrais antes desconhecidas
No centro dessa descoberta está o CellTransformer, um modelo de IA capaz de identificar automaticamente sub-regiões do cérebro com base em grandes conjuntos de dados de transcriptômica espacial — uma técnica que mostra onde diferentes tipos de células estão localizadas.
“É como passar de um mapa que mostra apenas continentes e países para outro que mostra estados e cidades”, explicou Bosiljka Tasic, diretora de genética molecular do Allen Institute e coautora do estudo. Segundo ela, o novo mapeamento, construído apenas a partir de dados e não de anotações humanas, revela regiões que devem corresponder a funções cerebrais especializadas ainda a serem descobertas.
Tecnologia semelhante à do ChatGPT
O CellTransformer é baseado em uma arquitetura conhecida como “transformer”, a mesma usada em modelos de linguagem como o ChatGPT. Enquanto esses sistemas analisam a relação entre palavras em uma frase, o modelo desenvolvido pelos cientistas examina as relações entre células vizinhas no tecido cerebral.
“Nossa IA aprende a prever as características moleculares de uma célula com base em seu entorno local, o que permite construir um mapa detalhado da organização do tecido”, afirmou Reza Abbasi-Asl, professor associado de neurologia e bioengenharia na UCSF e autor principal da pesquisa.
O modelo conseguiu replicar regiões já conhecidas, como o hipocampo, e também identificar novas subdivisões em áreas pouco compreendidas, como o núcleo reticular do mesencéfalo, relacionado à iniciação de movimentos.
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Um mapa guiado por dados, não por humanos
Diferente de mapas anteriores, o produzido pelo CellTransformer é totalmente orientado por dados — suas fronteiras são definidas por informações celulares e moleculares, e não por interpretações humanas. O resultado é um dos mapas cerebrais mais granulares já obtidos em qualquer espécie animal, com um nível de detalhe sem precedentes.
Para validar o modelo, os cientistas compararam seus resultados ao Common Coordinate Framework (CCF) do Allen Institute, referência internacional na área. Segundo Alex Lee, doutorando da UCSF e primeiro autor do estudo, a alta concordância entre os dois métodos reforça a confiabilidade das novas subdivisões descobertas. “Ver que nosso modelo produz resultados tão próximos aos do CCF nos dá confiança de que essas novas regiões são biologicamente relevantes”, disse.
Aplicações além da neurociência
Embora desenvolvido para o estudo do cérebro, o CellTransformer tem potencial para ser aplicado a outros órgãos e tecidos, incluindo estruturas cancerosas, desde que existam grandes volumes de dados transcriptômicos disponíveis. A expectativa dos pesquisadores é que a tecnologia possa acelerar a compreensão de doenças e impulsionar a descoberta de novos tratamentos e terapias baseadas em IA.
