Como é que os cardumes de peixes nadam em harmonia? — Nathan S. Jacobs

Vejam a lição completa em: http://ed.ted.com/lessons/how-do-schools-of-fish-swim-in-harmony-nathan-s-jacobs

Como é que os cardumes de peixes nadam em harmonia ? Como é que as pequenas células do cérebro dão origem aos pensamentos complexos, às memórias e à consciência de quem somos? Curiosamente, estas perguntas têm uma mesma resposta genérica. Nathan S. Jacobs explica o conceito de emergência, a criação espontânea de comportamentos e funções sofisticadas a partir de grandes grupos de elementos simples.

Lição de Nathan S. Jacobs, animação de TED-Ed.

Como é que os cardumes de peixes
nadam em harmonia?

Como é que as pequenas células do cérebro

dão origem aos pensamentos complexos,
às memórias

e à consciência de quem somos?

Curiosamente, estas perguntas
têm uma mesma resposta genérica:

a emergência,

ou seja, a criação espontânea
de comportamentos e funções sofisticadas

a partir de grandes grupos
de elementos simples.

Tal como muitos animais,
os peixes juntam-se em grupos,

mas não é por gostarem
da companhia uns dos outros,

é uma questão de sobrevivência.

Os cardumes de peixes exibem
comportamentos complexos de grupo

que os ajudam a escapar
aos predadores esfomeados,

enquanto um peixe solitário é rapidamente
detetado como uma presa fácil.

Então qual é o peixe líder,
qual é o que comanda?

Na verdade, não há nenhum,
são todos eles.

O que é que isso significa?

Embora o cardume de peixes evolua
com elegância, fintando os tubarões,

no que parece uma coreografia deliberada,

cada peixe está a seguir apenas
duas regras básicas

que não têm nada a ver com os tubarões:

uma, manter-se perto do vizinho,
mas não perto demais,

e dois, manter-se em movimento.

Enquanto indivíduos,
os peixes concentram-se

nas minúcias dessas interações locais,

mas se se juntarem
peixes suficientes ao grupo,

acontece uma coisa espantosa.

O movimento dos peixes individualmente
desaparece perante uma nova entidade:

o cardume, que tem um conjunto próprio
de comportamentos.

O cardume não é controlado
por nenhum peixe.

Aparece espontaneamente
se houver peixes suficientes

para seguirem o conjunto certo
de regras locais.

É como um acidente
que acontece repetidamente,

permitindo que os peixes nos oceanos
evitem eficazmente a predação.

Não acontece apenas com os peixes.

A emergência é uma propriedade básica

de muitos sistemas complexos
de elementos interativos.

Por exemplo, a forma específica
como os milhões de grãos de areia

colidem e caem uns por cima dos outros

quase sempre produz
o mesmo padrão básico de ondulação.

Quando a humidade congela na atmosfera,

as propriedades específicas de ligação
das moléculas de água

produzem segmentos irradiantes
que vão formar belos cristais de neve.

O que torna a emergência tão complexa

é que não podemos entendê-la
observando-a isoladamente,

como ao motor dum carro.

Separar as coisas é uma boa abordagem
para entender um sistema complexo.

Mas se reduzirmos um cardume de peixes
aos seus indivíduos

ele perde a capacidade
de escapar aos predadores

e deixamos de ter o que estudar.

Se reduzirmos o cérebro
aos neurónios individuais,

ficamos com uma coisa
que obviamente é insuficiente,

não se parece nada
com o que pensamos e como agimos,

pelo menos na maior parte do tempo.

O que quer que estejamos
a pensar neste momento,

não depende de um só neurónio
alojado num canto do cérebro.

Pelo contrário, o espírito surge
das atividades coletivas

de muitos, muitos neurónios.

Há milhares de milhões de neurónios
no cérebro humano,

e biliões de ligações
entre todos esses neurónios.

Quando ligamos um sistema
tão complicado como este,

ele podia comportar-se de todo o tipo
de formas estranhas, mas não o faz.

Tal como os peixes,

os neurónios do cérebro
seguem regras simples.

Enquanto grupo, a sua atividade
auto-organiza-se em padrões fiáveis

que nos permitem fazer coisas,
como reconhecer caras,

repetir com êxito a mesma tarefa,
variadas vezes,

e manter todos os pequenos hábitos idiotas
que os outros apreciam em nós.

Então, quais são essas regras simples
no que se refere ao cérebro?

A função básica de cada neurónio no cérebro

é excitar ou inibir outros neurónios.

Se ligarmos alguns neurónios
num circuito simples,

podemos gerar padrões
rítmicos de atividade,

alimentar ciclos que se abrem
ou fecham a um sinal,

detetores de coincidência

e de desinibição,

em que dois neurónios inibidores
podem ativar outro neurónio

suprimindo os travões inibidores.

À medida que o número
de neurónios aumenta,

surgem da rede padrões de atividade
cada vez mais complexos.

Em breve, há tantos neurónios a interagir
de formas tão diferentes, ao mesmo tempo,

que o sistema torna-se caótico.

A trajetória da atividade da rede
não se explica facilmente

pelos simples circuitos locais
descritos atrás.

No entanto, a partir deste caos
podem surgir padrões

e depois voltarem a surgir
de modo reprodutivo.

A certa altura, estes padrões de atividade

tornam-se suficientemente
complexos e curiosos

para começarem a ser estudados
nas suas origens biológicas,

para não falar da emergência.

Encontramos nos fenómenos de emergência,
em escalas muito diferentes,

a mesma característica notável
exibida pelos peixes.

Essa emergência não exige
alguém ou alguma coisa no comando.

Se se aplicarem as regras corretas,

e estiverem satisfeitas
certas condições básicas,

um sistema complexo cairá
nos mesmos hábitos repetitivos,

transformando o caos em ordem.

Isso é verdade para o pandemónio molecular
que permite que as células funcionem,

para o matagal de neurónios
que produz os pensamentos e a identidade,

a nossa rede de amigos e família,

até às estruturas e economias
das cidades em todo o planeta.