Compreender os constituintes fundamentais do universo é difícil. Dar sentido ao cérebro é outro desafio inteiramente. Cada milímetro cúbico do cérebro humano contém cerca de 4 km de "fios" neuronais que transportam sinais de nível milivolt, conectando inúmeras células que definem tudo o que somos e fazemos. Os antigos egípcios já sabiam que diferentes partes do cérebro governam diferentes funções físicas, e alguns séculos se passaram desde que os médicos divertiam as multidões ao passar correntes através dos cadáveres para fazê-los parecer vivos. Mas apenas nas últimas décadas os neurocientistas foram capazes de se aprofundar nos circuitos do cérebro.

Em 25 de janeiro, falando para um público lotado no departamento de teoria do CERN, Vijay Balasubramanian, da Universidade da Pensilvânia, descreveu a abordagem de um físico para resolver o cérebro. Balasubramanian fez seu Ph.D. em física de partículas teórica na Universidade de Princeton e também trabalhou no experimento UA1 no Síncrotron Super Proton do CERN na década de 1980. Hoje, sua pesquisa varia da teoria das cordas à biofísica teórica, onde ele aplica metodologias comuns na física para modelar a topografia neural do processamento de informações no cérebro.

A arquitetura básica do cérebro é razoavelmente bem compreendida. Tarefas sensoriais e cognitivas altamente complexas são realizadas pela ação cooperativa de muitos neurônios e circuitos especializados, cada um dos quais tem uma função surpreendentemente simples. Balasubramanian usou exemplos incluindo nosso olfato, que permite aos humanos e outros animais distinguirem vastas matrizes de misturas de odores usando recursos neurais muito limitados, e nosso "senso de lugar" (como representamos mentalmente nossa localização física) para demonstrar que os cérebros desenvolveram circuitos neurais que exploram princípios sofisticados da matemática - alguns dos quais só agora estão sendo descobertos.

Notavelmente, previsões feitas por modelos bastante rudimentares estão se revelando para descrever muito bem os circuitos do cérebro, muitas vezes desafiando o pensamento tradicional. Em geral, Os cálculos de Balasubramanian sugerem que os animais evoluíram para obter a maior explosão cognitiva para o menor número possível de neurônios. "Os neurônios são caros!" ele diz, apontando que o cérebro representa apenas 2 por cento do nosso peso corporal, mas representa 20 por cento da nossa carga metabólica. O cérebro consome apenas 12W de energia, sete vezes menos do que um laptop comum, ainda ostenta significativamente mais poder computacional aproveitado para executar funções mais sutis. "O cérebro pode fazer com que nos apaixonemos, enquanto o computador dificilmente reconhece um rosto, " ele diz.

Ainda, Balasubramanian acha que os humanos superestimam suas habilidades cognitivas:não somos tão especiais quanto pensamos que somos. Ele argumenta que a maior parte do comportamento do nosso cérebro deriva de fiação primária que é comum à maioria dos vertebrados. Embora uma compreensão quantitativa de conceitos superiores, como "pensamentos" ou "consciência" ainda esteja longe, claramente há um terreno fértil para os físicos explorarem no mundo em rápida mudança da neurociência.