Sistemas Complexos – O que ocorre no cérebro durante estados alterados de consciência?
Pesquisa une matemática e biologia, abrindo caminho para novas descobertas sobre doenças psiquiátricas; trabalho foi um dos destaques no Brics Neuroscience 2026, na Índia
Pesquisa adota a Ciência de Dados e a Teoria das Redes Complexas para explorar dados de pessoas sob efeito da DMT, princípio ativo da ayahuasca (bebida psicoativa tradicional amazônica), e do anestésico cetamina; na imagem, a obra Le Désespéré (1843), de Gustave Courbet – Foto: Wikimedia Commons/Gustave Courbet
Se você pudesse observar agora o fluxo de informações no interior do cérebro humano, veria um espetáculo de bilhões de neurônios disparando impulsos elétricos simultaneamente. Por mais caótico que esse cenário pareça, a neurociência moderna descobriu que a atividade cerebral apresenta padrões complexos e altamente organizados. Longe de funcionar de forma isolada, o cérebro depende da integração constante entre suas diferentes regiões, um diálogo que os cientistas representam por meio de redes funcionais.
Essas redes revelam não apenas como a mente se organiza em diferentes situações, mas também que cada indivíduo possui uma “assinatura cerebral” única. Assim como uma impressão digital, essa forma particular de comunicação neural se mantém estável, esteja você lendo um livro ou apenas relaxando. Mas o que acontece com essa identidade biológica quando a consciência é profundamente modificada? Se uma pessoa entra em um estado de meditação profunda ou se estiver sob o efeito de uma substância alucinógena, o cérebro preserva sua assinatura original ou assume uma configuração inteiramente nova?
É nessa fronteira do conhecimento que a bióloga e pesquisadora Thaise Graziele Lima de Oliveira Toutain desenvolve sua pesquisa de pós-doutorado no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP em São Carlos, com financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Sob supervisão do professor Francisco Rodrigues, ela adota a Ciência de Dados e a Teoria das Redes Complexas para explorar dados de pessoas sob efeito da DMT, princípio ativo da ayahuasca (bebida psicoativa tradicional amazônica), e do anestésico cetamina. O projeto também pretende identificar se há mudanças na assinatura cerebral de pessoas durante o transe mediúnico e com doenças neuropsiquiátricas, como a depressão.
A vanguarda da pesquisa e a participação da pesquisadora em um projeto ligado ao estudo da depressão dentro da organização intergovernamental formada por Brasil, Rússia, Índia, China e África do Sul (Brics) levaram Thaise a integrar o comitê brasileiro no Brics Neuroscience 2026. Realizado na Índia, em junho, o evento reuniu neurocientistas, pesquisadores, acadêmicos e médicos para que cada país apresentasse o que está sendo desenvolvido na área.
Para Thaise, foi uma oportunidade de fortalecer a inserção internacional da pesquisa desenvolvida na USP. “Minha participação resultou em diálogos com pesquisadores de excelência e permitiu a construção de novas possibilidades de colaboração”, afirma.
Conexões como Sistemas Complexos
As conexões cerebrais podem ser entendidas como um Sistema Complexo, área de especialidade do professor Francisco Rodrigues. “Sistemas Complexos são formados por muitas partes que interagem entre si, dando origem a fenômenos coletivos que só podem ser compreendidos pela análise integrada de seus componentes”, explica o docente do ICMC.
Para ilustrar essa dinâmica, Rodrigues utiliza a metáfora do formigueiro: consideradas individualmente, as formigas seguem regras simples e carecem de uma consciência global da colônia. Ainda assim, suas interações produzem estruturas altamente organizadas. A colônia é capaz de construir sistemas complexos de túneis, regular a ventilação, cultivar fungos para alimentação e organizar espaços específicos para ovos, resíduos e circulação – tudo isso sem um controle central, já que a rainha desempenha apenas o papel reprodutivo. “Da mesma forma, nossos neurônios interagem localmente, e o resultado coletivo gera as capacidades cognitivas complexas. A mente emerge da organização dinâmica de todo o sistema”, ressalta.
Essa perspectiva marca a mudança de paradigma que o projeto de Thaise propõe em relação às análises tradicionais da neurociência. Ao investigar a interação entre as diferentes áreas cerebrais, o estudo trata o órgão como uma rede viva, fluida e dinâmica, superando a ideia convencional de monitorar apenas regiões isoladas. “A abordagem dos Sistemas Complexos evidencia a importância de unir diferentes campos do conhecimento. Sem a colaboração interdisciplinar, torna-se impossível integrar os resultados. Por isso, as áreas científicas precisam estar cada vez mais interconectadas e dispostas a compartilhar saberes”, destaca a pesquisadora.
Como a ciência ainda não acessa diretamente as conexões físicas de cada um dos bilhões de neurônios de uma pessoa viva, os pesquisadores trabalham com uma representação macroscópica chamada conectividade funcional. Para explicar o conceito, Rodrigues recorre a outra analogia: o trânsito entre cidades. “É como se, em vez de conhecermos a estrada física que liga duas cidades, observássemos o fluxo de veículos entre elas. A partir desse tráfego, inferimos a existência de uma conexão entre esses pontos”, diz. No cérebro, os dados são extraídos de exames como o eletroencefalograma (EEG), que capta a atividade elétrica dos neurônios. Se duas regiões cerebrais apresentam padrões de atividade sincronizados ao longo do tempo, a matemática estabelece que há uma conexão funcional ativa ali.
Para quantificar a escala dessas modificações cerebrais em situações excepcionais, Thaise utiliza uma métrica matemática chamada distância euclidiana, adaptada para matrizes ponderadas de dados de EEG. “Essa métrica calcula o quanto a rede cerebral de um indivíduo em um estado alterado de consciência se afasta geometricamente da sua própria rede em estado de vigília habitual.”
Meditação e substância psicodélica
Para as análises, a pesquisadora realiza coletas e também utiliza dados públicos e da parceria com o Instituto do Cérebro, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), que há anos realiza pesquisas que avaliam o uso terapêutico de substâncias psicodélicas. Os resultados preliminares com o DMT mostraram que a substância modifica a assinatura cerebral dos indivíduos e reorganiza a rede cerebral, reduzindo conexões redundantes e elevando a eficiência global do fluxo de dados.
Em agosto, Thaise dará início a uma nova etapa da pesquisa, coletando dados com membros da Ordem Rosacruz (Amorc), organização místico-filosófica, em Salvador (BA) e Aracaju (SE). Os voluntários passarão por triagens psicológicas e, em seguida, serão monitorados por um eletroencefalógrafo de alta resolução em repouso de olhos fechados, de olhos abertos e no momento exato em que realizam uma meditação profunda específica do grupo. O objetivo é mapear se o estado meditativo induzido por essa prática mística tradicional é capaz de provocar o mesmo afastamento da assinatura em relação ao estado de repouso.
Embora a pesquisa se concentre na ciência básica, buscando entender o que, afinal, define a consciência humana, suas aplicações práticas miram a medicina do futuro. O processamento das redes e o cálculo das distâncias euclidianas fornecem dados para alimentar algoritmos de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina. Os modelos computacionais do ICMC, por exemplo, estão sendo ajustados para aprender a diferenciar, de forma totalmente automatizada, o cérebro de um voluntário saudável (grupo controle) de redes de pacientes que sofrem de patologias como a depressão severa e episódios de psicose.
A IA analisa o padrão topológico dessas redes e aponta com precisão quais conexões ou regiões cerebrais específicas estão apresentando a maior divergência. “Essa abordagem pode contribuir para compreender melhor os mecanismos associados aos transtornos mentais e, futuramente, auxiliar no desenvolvimento de métodos de diagnóstico e acompanhamento clínico muito mais precisos”, prevê Rodrigues.
* Da Assessoria de Comunicação do ICMC. Adaptado para o Jornal da USP
**Estagiária sob orientação de Simone Gomes
A reprodução de matérias e fotografias é livre mediante a citação do Jornal da USP e do autor. No caso dos arquivos de áudio, deverão constar dos créditos a Rádio USP e, em sendo explicitados, os autores. Para uso de arquivos de vídeo, esses créditos deverão mencionar a TV USP e, caso estejam explicitados, os autores. Fotos devem ser creditadas como USP Imagens e o nome do fotógrafo.