CONSCIÊNCIA: O Cérebro Holoinformacional

Resumo 

O autor propõe um modelo quântico-informacional holográfico das  interações cérebro-consciência-universo baseado nas redes neurais  holográficas de Karl Pribram, na teoria quântica de David Bohm, e na lógica  da não-localidade do campo quântico de Umezawa. Este arcabouço  conceitual permite desenvolver uma visão da consciência, em que a  dinâmica informacional-holográfica do cérebro humano interage com a  natureza quântico-holográfica do universo acessando informação cósmica,  por meio da otimização do modo de tratamento holográfico da informação  neuronal que aumenta a sincronização das ondas cerebrais. Propõe que  estados alterados de consciência geradores de tranquilidade receptiva  profunda como práticas de meditação, relaxamento e oração que  comprovadamente aumentam a coerência das ondas cerebrais no  eletroencefalograma e no mapeamento cerebral criam um estado de  consciência não–local que interage de modo holoinformacional com o  campo quântico universal, estimulando a interatividade natural entre a  consciência humana e o cosmos.  

Abstract 

The author propose a quantum-informational holographic model of brain consciousness-universe interations based in the holographic neural  networks of Karl Pribram, in the quantum theory of David Bohm, and in the  non-locality logics of the quantum field of Umezawa. From this conceptual  framework he develops a vision of consciousness in which the holographic  informational dynamics of the human brain interacts with the quantum holographic nature of the universe accessing cosmic information by means  of the optimization of the holographic treatment mode of neuronal  information that highs the syncronization of the cerebral waves. He proposes  that altered states of consciousness generators of profound and receptive  tranquility as practices of meditation, relaxation and prayer, that proved to  high the coerence of the brain waves in brain mapping, can create a non local conciousness state that interacts in a holoinformational mode with the  universal quantum field stimulating the natural interactivity between the  human consciousness and the cosmos.

INTRODUÇÃO 

Em 1998, apresentamos no congresso Science and the Primacy of  Consciousness, na Universidade de Lisboa em Portugal, a conferência Information  Self-Organization and Consciousness, propondo uma nova visão da consciência  denominada Teoria Holoinformacional da Consciência, na qual o cérebro e o  cosmos são compreendidos como sistemas informacionais interconectados por uma  dinâmica universal instantânea. É uma concepção fundamentada na natureza  holográfica do funcionamento cerebral, de Karl Pribram, na estrutura quântico 

holográfica do universo de David Bohm, e no princípio quântico da não-localidade  desenvolvido por Umezawa. Em 1999, foi publicada na Europa, na revista World  Futures- The Journal of General Evolution, ligada à UNESCO, editada por Erwin  Laszlo, maior autoridade mundial na áreas de sistemas, e no mesmo ano nos USA,  no The Noetic Journal do Noetic Institute. Em 2000, fomos convidados para publicá 

la de forma mais ampliada, nos USA, como co-autor do livro Science and the  Primacy of Consciouness- Intimation of a 21st Century Revolution, junto com  Karl Pribram, Stanislav Grof, Ruppert Sheldrake, Henry Stapp, Amit Goswami, Fred  Allan Wolf, e outros pesquisadores da consciência.  

Para facilitar a compreensão do tema, vamos inicialmente especificar o  significado dos termos holográfico e não-localidade

A não-localidade é uma propriedade fundamental do universo,  exaustivamente comprovada, tanto a nível quântico, quanto a nível macroscópico,  responsável por interações instantâneas entre todos os fenômenos cósmicos. É uma  consequência da Teoria do Campo Quântico desenvolvida por Umezawa que  unificou os campos eletromagnético nuclear e gravitacional, em uma totalidade  indivisível subjacente

A teoria do campo quântico explica os fenômenos subatômicos,  microscópicos e mesmo macroscópicos, como a supercondutividade, sendo  considerada a mais fundamental teoria física do universo. O campo quântico não  existe fisicamente no espaço-tempo, como os campos gravitacional e  eletromagnético, apesar de ser matematicamente similar a eles, o que lhe dá um  caráter peculiar não-local. Sendo um fenômeno não-local influencia 

instantaneamente todas as outras regiões do espaço-tempo, sem necessidade de  qualquer troca de energia. Segundo a física clássica, e a física relativística, seria  impossível existir fenômenos do tipo da não-localidade, o que gerou a famosa  controvérsia de Einstein com Bohr que acabou originando o famoso Paradoxo  Einstein-Podolski-Rosen. Einstein e seus colegas não admitiam que uma partícula  pudesse viajar mais rápido do que a luz, e criaram uma experiência de pensamento,  para demonstrar que a física quântica era consequentemente incompleta. Mas,  contrariamente à proposta inicial de Einstein e seus colaboradores, foi demonstrado  que após um átomo emitir duas partículas com spins opostos, se o spin de uma  delas for alterado, mesmo que elas estejam separadas por uma grande distância,  por exemplo, uma na Terra e outra do outro lado da galáxia, o spin da outra se  modifica instantaneamente, revelando uma interação informacional não-local.  

 A existência da não-localidade têm sido dramática e convincentemente  comprovada nos experimentos da física moderna. O golpe de misericórdia foi dado  em 1982 pelo físico francês Alain Aspect e col., que comprovou definitivamente a  existência de ações não-locais entre dois fótons emitidos por um átomo. Mais  recentemente, em julho de 1997 (cf. Science, vol.277, pg 481) Nicolas Gisin e col.  comprovaram a existência desta ação quântica não-local instantânea em grande  escala.  

Sistemas holográficos são sistemas geradores de imagens tridimensionais,  em que a imagem virtual, ou holograma, é criada quando um laser incide sobre um  objeto, e este o reflete sobre uma placa e sobre essa placa incide um segundo laser,  produzindo uma mistura das ondas do primeiro com as do segundo. Este padrão de  interferência de ondas possui a propriedade de armazenar a informação acerca da  forma e volume do objeto, e ao ser refletido pela placa, gera uma imagem  tridimensional do objeto no espaço. O relevante é que nos sistemas holográficos 

cada parte do sistema contém a informação completa sobre todo o sistema; se quebrarmos a placa em pedaços, cada pedaço refletirá a imagem tridimensional  completa do objeto no espaço, demonstrando que o todo está nas partes, assim  como cada parte está no todo. Essas transformações da ordem espaço-temporal  para a dimensão espectral de freqüência são dependentes de formulações  matemáticas que foram pioneiramente descritas por Leibniz que criou a concepção  de mônadas. Em nosso século, Dennis Gabor descreveu os princípios matemáticos 

da holografia, ganhando o Prêmio Nobel pelo desenvolvimento dos sistemas  holográficos. As formulações matemáticas que descrevem a curva harmônica  resultante das interferências das ondas, são as transformações de Fourier, as quais  Gabor aplicou na criação do holograma, enriquecendo estas transformações com um  modelo em que o padrão de interferência reconstrói a imagem virtual do objeto, pela  aplicação do processo inverso. Ou seja, da dimensão de freqüências reconstrói-se o  objeto em forma virtual, na dimensão espaço-temporal.  

AS REDES NEURAIS HOLOGRÁFICAS 

A teoria holográfica (ou holonômica) de Karl Pribram demonstrou a existência  de um processo de tratamento holográfico da informação no córtex cerebral,  denominado holograma neural multiplex, dependente dos neurônios de circuitos  locais, que não apresentam fibras longas e não transmitem impulsos nervosos  comuns. “São neurônios que funcionam no modo ondulatório, e são sobretudo  responsáveis pelas conexões horizontais das camadas do tecido neural, conexões  nas quais padrões de interferência holograficóides podem ser construídos”. Sua  teoria holonômica do cérebro é a mais brilhante e revolucionária contribuição  científica na área das Neurociências nos últimos 100 anos, pois nos conduz a  repensar e ampliar de uma maneira totalmente inédita o processamento da  informação no sistema nervoso. Pribram descreveu uma “equação de onda  neural”, resultante do funcionamento das redes neurais holográficas, similar à  equação de onda de Schrödinger da teoria quântica.  

O holograma neural é construído pela interação dos campos eletromagnéticos  dos neurônios, de modo similar ao que ocorre durante a interação das ondas  sonoras no piano. Quando tocamos as teclas de um piano, estas percutem as  cordas provocando vibrações que se misturam, gerando um padrão de interferência  de ondas. A mistura das freqüências sonoras é o que cria a harmonia, a música que  ouvimos. Pribram demonstrou que um processo similar ocorre continuamente no  córtex cerebral, por meio da interpenetração dos campos eletromagnéticos dos  neurônios corticais adjacentes, gerando um campo harmônico de freqüências 

eletromagnéticas. Este campo harmônico distribuído simultaneamente por todo o  cérebro, armazena e codifica holograficamente um vastíssimo campo de informação,  e seria o responsável pela emergência da memória, da mente e da consciência no  plano biológico. Tal como a música não pode ser localizada no piano, e sim em todo  o campo ressonante que o circunda, as memórias de um indivíduo não estão  localizadas somente no cérebro, mas também no campo de informação holográfica  que o envolve!  

O UNIVERSO HOLOGRÁFICO  

Como vimos, a partir da dimensão de freqüências, pode-se reconstruir  matemática e experimentalmente um objeto, na dimensão espaço-temporal. Este  modo de organização holográfica, é tambem o que David Bohm utiliza em sua teoria  quântica. Neste modelo do universo, o espaço e o tempo são “dobrados” e  reestruturados, como em um holograma, em uma dimensão de freqüências,  constituindo uma ordem oculta, implícita, sem relações espaço-temporais, à qual não  temos acesso em nossa vivência cotidiana. Quando neste campo de freqüências  surgem flutuações, “ondulações” mais intensas, padrões semelhantes aos  holográficos estruturam uma dimensão espaço-temporal, uma ordem explícita, que  corresponderia ao nosso universo manifesto.  

Bohm afirma que na ordem implícita tudo está introjetado em tudo. Todo o  universo está em princípio introjetado em cada parte ativamente, por meio do  holomovimento, assim como tambem as partes… O processo de introjeção não é  meramente superficial ou passivo, e cada parte está num sentido fundamental,  internamente relacionada em suas atividades básicas ao todo, e a todas as  outras partes.

RUMO A UMA TEORIA HOLOINFORMACIONAL DA CONSCIÊNCIA  

Ao tomar conhecimento da teoria holográfica de Bohm, através de seu filho  que é físico, Pribram inferiu a possibilidade do processamento informacional  holográfico do universo poder se interconectar ao processamento holográfico  neuronal do córtex cerebral, mas não direcionou suas pesquisas por esta vertente.  Vislumbrando a possibilidade, não desenvolvida por Pribram, de uma conexão  dinâmica não-local entre o cérebro e o universo, propusemos que os padrões  quânticos e as redes neurais holográficas do cérebro são parte ativa do campo  quântico-holográfico do universo, e que esta interconexão informacional é  simultaneamente local (mecanicística-newtoniana), e não-local (holística-quântica), e  a denominamos holoinformacional. A não-localidade quântica permitiria uma  interconexão instantânea entre o cérebro e o cosmos.  

Estudos experimentais desenvolvidos por Pribram, e outros pesquisadores da  consciência como Hameroff, Penrose, Yassue, Jibu, revelaram a existência de uma  dinâmica cerebral quântica, de uma “mente quântica” (quantum mind), ao nível dos  microtúbulos neurais, das sinapses, e do líquor. Esta dinâmica quântica permite a  formação dos chamados condensados Bose-Einstein que consistem de partículas  subatômicas, que assumem um elevado grau de alinhamento, funcionando como um  estado altamente unificado e ordenado, como ocorre nos lasers e na  supercondutividade. Estados assim informacionalmente unificados poderiam  tambem desencadear o aparecimento do Efeito Frohlich, com moléculas biológicas  assumindo um alinhamento altamente energizado e ordenado. Estes estados  quânticos e moleculares altamente unificados e ordenados estão na verdade  codificando informação quântico-holográfica.  

Considerando a propriedade matemática básica dos sistemas informacionais  holográficos, em que cada parte do sistema contém a informação do todo, os dados  matemáticos da física quântica de Bohm, e os dados experimentais da teoria  holonômica de Pribram, propusemos, alem disto, que a interatividade cérebro 

universo nos permite acessar toda a informação existente nos padrões de  interferência de ondas existentes no universo, desde sua origem, pois a natureza  holográfica do universo e do cérebro, proporciona que cada parte, cada cérebro consciência, contenha a informação de todo o universo. Agora, e isto é muito 

importante, para que esta conexão cérebro-universo ocorra, é necessário  aquietarmos nosso cérebro agitado do dia a dia, sincronizando o funcionamento dos  hemisférios cerebrais, e permitindo que o modo de tratamento holográfico da  informação neuronal se otimize. Isto se consegue facilmente por meio das práticas  de meditação, relaxamento e oração que comprovadamente sincronizam as ondas  dos hemisférios cerebrais, gerando um estado alterado de consciência de  tranquilidade receptiva profunda (as comprovações eletroencefalográficas e clínicas  destes estados podem ser encontradas em meus livros, O Homem Holístico, a  unidade mente-natureza, e Caminhos da Cura, Editora Vozes).  

O CAMPO UNIFICADO DA CONSCIÊNCIA 

Matéria vida e consciência são atividades significativas, ordem transmitida  através da evolução cósmica, ou seja, processos informacionais inteligentes. Um  universo estruturado como um campo holoinformacional, é portanto um universo  inteligente, funcionando como uma mente, como o astrônomo Sir James Jeans já  observara: “O universo começa a se parecer cada vez mais com uma grande mente,  do que com uma grande máquina”. 

Esta rede quântico-holográfica universal pode ser compreendida como uma  mente? Uma Consciência Holográfica Universal? Uma Consciência Cósmica, como afirmam há milênios, as tradições espirituais da humanidade?  

 Na concepção holoinformacional, consciência e inteligência são informação,  sendo possível, portanto afirmar que a inteligência-informação sempre esteve  presente em todos os níveis da organização cósmica, constituindo a própria  natureza básica do universo. Matéria, vida e consciência não são  consequentemente entidades separadas, mas uma unidade holística indivisível,  um continuum holoinformacional inteligente auto-organizador permeando todo o  universo, se desdobrando em uma infinita holoarquia cósmica. 

O SUBSTRATO NEURAL DA CONSCIÊNCIA  

As redes cibernéticas de reações cíclicas hierárquicas por meio das quais  procuramos caracterizar a vida e a consciência, se interrelacionam em uma dinâmica  multinível de “hiperciclos” (Eigen and Schuster,1979), se auto-organizando em ciclos  “autocatalíticos” (Prigogine1979; Kauffman,1995) no “limite do caos” (Lewin,1992).  Ciclos autocatalíticos se auto-organizam em níveis superiores, por meio de  hiperciclos catalíticos, (e.g. um vírus) capazes de evoluírem para estruturas mais  complexas e mais eficientes, até a “emergência de conjuntos, de conjuntos de… de  conjuntos de neurônios” (Alwin Scott,1995). Deste modo a rede gera “‘loops’  criativos” (Erich Harth,1993) e “hiperestruturas” (Nils Baas,1995), capazes de se  integrarem em sistemas com padrões de conectividade distribuídos e paralelos,  como o “Global Workspace” (Newman and Baars,1993), e o “Extended Reticular Talamic Activation System”-ERTAS de James Newman (1997).  

No entanto, como matéria, vida e consciência constituem uma totalidade  quântica holística e indivisível, não podemos analisá-las somente por meio deste  arcabouço conceitual cartesiano analítico-reducionista. Em sistemas não-lineares  dinâmicos e auto-organizadores, como o cérebro humano, os correlatos neurais da  consciência não são estruturados somente por estas complexificações das relações  mecanicísticas da matéria, mas tambem primordialmente pelo campo quântico  holoinformacional não-local auto-organizador universal, que forma (in-forma) o  cérebro e o cosmos.  

O CÓDIGO CÓSMICO E A ÉTICA DA VIDA 

Esta unidade homem-natureza codificada na própria estrutura e  funcionamento do universo, se auto-organiza durante a evolução cósmica nos níveis  informacionais básicos que regem o universo: o Código Nuclear que organiza e  mantém a energia e a matéria, o Código Genético que organiza e mantém a vida, o

Código Neural que organiza e mantém o cérebro-mente, e o Código Holográfico que organiza e mantém a consciência.  

Em seu conjunto constituem um Código Holoinformacional Cósmico. Einstein gostava de dizer que o importante é conhecer os pensamentos  de Deus… o resto são detalhes”

Estes códigos são o verdadeiro pensamento de Deus… o que nos religa à  nossa fonte. Nos foram oferecidos como uma dádiva que não temos como  compreender! Sua utilização correta pelo homem, imerso neste todo  holoinformacional gerador de vida e consciência, e capaz de acessar a informação  contida nesse todo, deve eticamente estar direcionada para a preservação destes  códigos, para a preservação da Vida e da Consciência!  

Esta, a nossa grande responsabilidade ética!  

Já no século passado, a sabedoria do Dr. Albert Schweitzer, laureado com o  Prêmio Nobel da Paz em 1952, afirmava: O bem consiste em preservar a vida, em  lhe dar suporte, em procurar levá-la ao seu mais alto valor. O mal consiste em  destruir a vida, em ferí-la ou destruí-la em plena florescência. 

Reverência pela Vida, este o verdadeiro caminho ético da humanidade

REFERÊNCIAS 

Amoroso, R. (ed.),Grof,S., Pribram,K., Sheldrake,R, Goswami, Wolf,F, Stapp, Di  Biase,F., et alli, (2001), Science and the Primacy of Consciousness- Intimation to a  21st Century Revolution, Noetic Press, California,USA.  

Atkin, A. (1992) ‘On consciousness: what is the role of emergence?’, Medical  Hypotheses, 38 pp.311-14.  

Atlan, H. (1972) L’Organization Biologique et la Théorie de L’Information, Hermann,  Paris.  

Atlan, H. (1979) Entre Le Cristal et la Fumée, essai sur l’organisation du vivant, Seuil,  Paris.  

Baars, B. J. (1997) In the Theater of Consciousness: The Workspace of the Mind,  Oxford University Press.  

Bateson, G. (1979) Mind and Nature: a necessary unity, Dutton, New York. 

In: SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE CONSCIÊNCIA, 1., 2006, Salvador.  

Anais… Salvador: Fundação Ocidemnte, 2006. 1 CD-ROM. 

Bell, J. (1987) Speakable an Unspeakable in Quantum Mechanics, Cambridge Univ.  Press.  

Bohm, D. (1983) Wholeness and the Implicate Order, Routledge, New York.  

Bohm, D. (1987) Unfolding Meaning, a weekend of dialogue with David Bohm. ARK  Paperbacks, Routledge & Kegan Paul Ltd.  

Bohm, D., Hiley, B. J. (1993) The Undivided Universe. Routledge, London.  

Bohm, D., and Peat, F. D. (1987) Science Order, and Creativity. A dramatic new look  at the creative roots of science and life, Bantam Books, New York.  

Brillouin, L. (1959) Vie Matiére et Observation. Editions Albin Michel.  Capra,F. (1988) Uncommon Wisdom. Simon & Schuster, New York.  

Chalmers, D. J. (1995) ‘Facing Up To The Problem Of Consciousness’, Journal of  Conciouness Studies, 2, No. 3, pp 200-19.  

Chalmers, D. J. (1995) ‘The Puzzle of Conscious Experience’, Scientific American,  December.  

Chalmers, D. J. (1996) The Conscious Mind. In Search of a Fundamental Theory,  Oxford University Press, New York.  

Clarke, C. J. S. (1995) ‘The Nonlocality of Mind’, Journal of Consciousness Studies,  2, No.3, pp.231-240.  

Di Biase, F. (1981) ‘Auto-organização nos sistemas biológicos’. Ciência e Cult.,33  (9):1155-1159, Sociedade Brasileira para o Progresso da Ciência, Brasil  

Di Biase, F. (1995) O Homem Holístico, a Unidade Mente-Natureza, Editora Vozes,  Rio de Janeiro, Brasil.  

Di Biase, F., Rocha, M.S., (1999) Information Self-Organization and Consciousness Towards a Holoinformational Theory of Consciousness, World Futures- The Journal  of General Evolution, vol 53, pp 309-327, Overseas Publishers, Netherlands  

Eigen,M.,Schuster, P. (1979) The Hypercycle: A principle of natural self-organization.  Springer-Verlag, Berlin.  

Grof, S. (1985) Beyond the Brain: Birth, Death, and Transcendence in Psychoterapy.  State University of New York Press, Albany, New York.  

Hameroff, Stuart R.(1994) ‘Quantum Coherence In Microtubules: A Neural Basis For  Emergent Consciousness?’, Journal of Consciousness Studies,1, No.1, Summer  1994,pp.91-118.  

Hameroff, Stuart R., and Penrose R.(1996) ‘Orchestrated Reduction of Quantum  Coherence in Brain Microtubules: A Model For Consciousness’. In Toward a Science 

In: SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE CONSCIÊNCIA, 1., 2006, Salvador.  

Anais… Salvador: Fundação Ocidemnte, 2006. 1 CD-ROM. 

of Consciousness: The First Tucson Discussions and Debates, edited by Stuart R.  Hameroff, Alfred W. Kaszniak, and Alwyn C. Scott, The MIT Press Cambridge,  Massachusetts  

Harth,E. (1993) The Creative Loop. How the brain makes a mind. Reading, MA:  Addison-Wesley.  

Horgan, J. (1996) The End of Science,Helix Books, Addison-Wesley Publishing  Company.  

Jantsch, E. (1980) The Self-Organizing Universe. Pergamon Press, New York.  

Kauffman, S. (1995) At Home in the Universe, The Search for the Laws of Self Organization and Complexity. Oxford University Press, New York.  

Koestler, A. (1967) ‘The Ghost in the Machine’, Hutchinson & Co. (Publishers)  Ltd.,London.  

Lewin, R. (1992) Complexity: Life on the Edge of Chaos. MacMillan, New York.  

Newman, J. (1997) Putting the Puzzle Together. Part I: Towards a General Theory of  the Neural Correlates of Consciousness, Journal of Consciousness Studies, 4, n.1,  p.47-66  

Newman, J. & Baars,B.J. (1993) ‘A neural attentional model for access to  consciousness: A Global Workspace perspective, Concepts in Neuroscience, 4 (2),  p.255-90.  

Peat, D., (1987) Synchonicity, the bridge between matter and mind, Bantam Books,  N. York.  

Pribam, K. (1969) ‘The Neurophysiology of Remembering”, Scientific American 220,  jan,pp.75.  

Pribam, K. (1977) Languages of the Brain, Monterey, Calif., Wadsworth Publishing.  

Pribam, K. (1980) ‘Esprit cerveau et conscience’,in Science et Conscience, les deux  lectures de l’univers. Éditions Stock et France-Culture, Paris.  

Pribam,K. (1991) Brain and Perception: Holonomy and Structure in Figural  Processing. Erlbaum, Hilsdale, NJ.  

Prigogine, I., Stengers, I.,(1979), La Nouvelle Alliance, Editions Gallimard, Paris,  France.  

Prigogine, I., Stengers, I.,(1988), Entre le Temps et L’Eternité, Fayard, Paris, France  

Scott, A. (1995) Stairway to the Mind. The Controversial New Science of  Consciousness, Copernicus, Springer-Verlag, New York. 

In: SIMPÓSIO NACIONAL SOBRE CONSCIÊNCIA, 1., 2006, Salvador.  

Anais… Salvador: Fundação Ocidemnte, 2006. 1 CD-ROM. 

Seager,W. (1995) ‘Consciousness, Information and Panpsychism’. Journal of  Consciousness Studies, 2, No. 3, pp. 272-88  

Shannon, C.E., W.Weaver (1949) The Mathematical Theory of Communication.  University of Illinois Press, Urbana, Ill.  

Stonier, T., (1990) Information and the Internal Structure of the Universe. An  Exploration into Information Physics. Springer Verlag, New York.  

Stonier,T. (1997), Information and Meaning. An Evolutionary Perspective. Springer.  Great Britain.  

Weber, R. (1982) ‘The Enfolding Unfolding Universe: A Conversation with David  Bohm, in The Holographic Paradigm, ed. Ken Wilber. Bulder, Colo., New Science  Library.  

Weil,P. (1993) ‘Axiomática transdisciplinar para um novo paradgima holístico’, in  Rumo à nova transdisciplinaridade: sistemas abertos de conhecimento. Pierre Weil,  Ubiratan D’Ambrosio, Roberto Crema, Summus, São Paulo, Brasil .  

Wheeler, J. (1990) ‘Information, Physics, Quantum: The Search for Links’, in  Complexity, Entropy, and the Physics of Information, edited by Wojciech H. Zurek,  Addison-Wesley,  

Reading, Mass. Wiener, N. (1948) Cybernetics, or Control and Communication in the  Animal and the Machine, The Technology Press & John Wiley & Sons, Inc., New  York.  

Wilber, K. (1997) ‘An Integral Theory of Consciousness’, Journal of Consciousness  Studies, 4, N. 1, p.71-92.  

Zurek,W.H.,ed. (1990) Complexity, Entropy and the Physics of Information. Santa Fé  Institute Studies in the Science of Complexity, Vol.8. Redwood City,Calif.:Addison Wesley.  

Auto-organização nos sistemas biológicos

ABSTRACT. The concept of self-organization is based upon the order-from-noise principle, which explains how organisms make use of noise (in the meaning of the theory of information), as a organization factor. The author describes the seIf-organizing systems, and its importance for the understanding of life.

RESUMO. O conceito de auto-organização é dependente do princípio de ordem a partir do ruído, que explica como os organismos utilizam o ruído (no sentido da teoria da informação) como fator de organização. O autor descreve os sistemas auto-organizadores, e sua importância para a compreensão da vida.

Após o estabelecimento da cibernética como ciência, diversos estudiosos voltaram-se para os seres vivos, tentando classificá-los como máquinas, cujas performances, por mais extraordinárias que fossem, resultariam de princípios ordenados em continuidade e identidade com os princípios gerais da cibernética. Destes estudos, resultaram os conceitos de sistema auto-organizador e autômato auto-reprodutor como formas cibernéticas de designar os organismos biológicos. Segundo Henri Atlan (2), as conseqüências desta concepção podem ser estabelecidas como se segue:

* A especificidade, dos organismos vivos liga-se a princípios organizacionais, e não a propriedades vitais irredutíveis.

* Uma vez descobertos tais princípios, nada deverá impedir de aplicá-los aos autômatos artificiais, cujas performances se tornarão então iguais às dos organismos vivos.

Para compreendermos os sistemas auto-organizadores, é importante o estabelecimento do conceito de fiabilidade. Uma máquina viva é constituída por moléculas que desgastam, células que degeneram, ou seja, elementos pouco fiáveis. No entanto, em seu conjunto, é uma estrutura extremamente fiável, capaz de auto-reparação e de funcionamento mesmo quando avariada. Morin (11) afirma que “a máquina artificial logo que constituída só pode começar degenerando, enquanto a máquina viva é, mesmo que temporariamente, não-degenerativa, isto é, apta a aumentar sua complexidade”. Para ele, a desordem interna, o “ruído”, ou erro sempre desgasta a máquina artificial, ao passo que os organismos funcionam sempre com uma parte de ruído, sendo que o aumento de complexidade do ser vivo melhora sua tolerância ao mesmo, existindo, até um determinado limite, uma relação generativa íntima, entre o aumento do ruído ou desordem e o aumento da complexidade. Estruturas capazes de funcionar com este tipo de lógica cibernética são denominadas sistemas auto-organizadores. O aparecimento de descrições auto-referenciais na ciência atual testemunha, segundo Heinz Von Foerster (1974), a emergência de conceitos novos que denomina conceitos de segunda ordem. Segundo ele, nos deparamos com tais concepções quando um nome, qualquer que seja, aparece precedido do “especificador auto”, como nos exemplos seguintes: “auto-organização”, “auto-replicação”, “auto-reparação”, “auto-regulação”.

A aptidão para integrar o ruído, ou seja, incorporá-lo em sua estrutura, sem que seja destruída pelo mesmo, propriedade característica dos sistemas auto-organizadores, levou o matemático J. Von Neumann a estabelecer que tal aptidão seria conseqüência de uma diferença qualitativa fundamental na lógica de organização do sistema. Seus trabalhos (15), mais os de Winograd e Cowan (16) e de Cowan et al. (7) definiram as condições necessárias ao estabelecimento de autômatos com fiabilidade maior do que a dos seus componentes, que seriam:

1- Redundância dos componentes
2- Redundância das funções
3- Complexidade dos componentes
4- Deslocamento das funções.

Tais condições ocorrem, por exemplo, no organismo humano, que é capaz de suportar variações intensas da homeostasia orgânica, sem que isto conduza à desintegração do sistema. Os fatos demonstram a necessidade, para estruturas complexas, como os organismos, de um certo grau de indeterminação para que o sistema possa adaptar-se a um certo nível de ruído. Heinz Von Foerster (13) afirma que “nos sistemas auto-organizadores com um grau suficiente de redundância e fiabilidade, quando se introduz um ruído, esse apresenta caráter enriquecedor e não perturbador ou destruidor”. Na molécula de ADN (constituinte fundamental de todos os seres vivos), com capacidade de auto-replicação e de transmissão fiel dos “ruídos” (erros) introduzidos aleatoriamente na transcrição da mensagem genética, acedente a que todo sistema quântico está, sujeito, o ruído por vezes origina mutações, que a evolução natural seleciona, por serem enriquecedoras da performance do organismo. Von Foerster (13) mostrou ainda que só podemos compreender as propriedades singulares dos organismos, atribuindo aos mesmos, além da propriedade de resistir ao ruído de forma eficaz, a de também utilizá-lo como fator de organização! Dcsta forma, estabeleceu um principio de ordem a partir do ruído.

Sabemos que a partir do trabalho de Erwin Schrödinger, What is life, publicado em 1944, a termodinâmica estabeleceu a existência de dois diferentes princípios pelo quais eventos ordenados podem ser produzidos: o “mecanismo” estatístico que produz ordem a partir da desordem, e um outro produtor de ordem a partir da ordem, isto é, de organização complexa e informação que explicaria a matéria viva, e cuja prioridade de compreensão, segundo o próprio Schrödinger, deve ser reivindicada para Max Planck, que, em um pequeno trabalho intitulado The dinamical and statistical type of Iaw, já estabelecia, esta distinção.

No entanto, Von Foerster considera que este, “principio de ordem a partir da ordem” não é suficiente para explicar os seres vivos. Schrödinger afirmou que os sistemas vivos “se nutrem de entropia negativa” de ordem, ao que Von Foerster acrescenta a afirmação de que “eles encontram também em seu ‘menu’ o ruído!… Não e ruim a existência de ruído no sistema. Se um sistema se imobiliza em um estado particular, ele é inadaptável, e este estado final pode ser extremamente ruim. Será incapaz de ajustar-se a qualquer coisa que seja uma situação inadequada”. Tal fato, isto é, a imobilização em uma ordem definitivamente estabelecida como mostra Atlan (2), caracteriza uma das duas formas possíveis de morte para um organismo, a outra sendo a imobilização do processo vital devido à desordem total. W R. Ashby (apud Atlan (2)), através de uma série de trabalhos, estabeleceu uma lei denominada “lei da variedade indispensável” que revela uma relação entre a variedade das perturbações das respostas e dos estados aceitáveis. De conformidade com esta lei, a variedade de respostas disponíveis deve ser tanto maior quanto maior for a variedade das perturbações c quanto menor a variedade dos estados aceitáveis. Ou seja, para um sistema submetido a uma grande variedade de agressões, uma grande variedade de respostas é indispensável, para que este sistema se mantenha em um número limitado de estados aceitáveis. Donde a afirmação de Atlan de que “em um meio-ambiente fonte de agressões diversas e imprevisíveis, uma variedade na estrutura e nas funções do sistema é um fator indispensável de autonomia”. O próprio Allan em outro trabalho (1) demonstra esta lei, com o exemplo de um organismo submetido a infecções bacterianas de diferentes espécies, às quais, para sobreviver, deve responder por meio de antitoxinas apropriadas. “Se as espécies bacterianas, afirma ele, exigem cada uma, uma antitoxina diferente, então, evidentemente, o sistema de defesa deve ter tantas antotoxinas em seu repertório de respostas quantas forem as espécies bacterianas existentes, para ser capaz de produzir o único estado aceitável, caracterizando aqui de forma muito geral, pela sobrevivÊncia do organismo” (p. 54). É ainda Atlan que nos mostra que Ashby revelou o parentesco profundo entre a lei c o teorema da via com ruído de Shannon, demonstrando que neste contexto a lei da variedade indispensável estabelece que a capacidade do sistema não pode ultrapassar sua capacidade como via de comunicação de variedade, isto é, sua capacidade de transmissor. Curiosamente, Atlan observou que tal forma de limitação não se manifestou nas ciências físicas e químicas – o que explicaria seu sucesso – devido a duas particularidades dos sistemas estudados por estas ciências, ou seja:

Grau externo de homogeneidade dos elementos constituintes.

Relativa pobreza de inter-relações estruturais, em comparação com os sistemas biológicos integrados.

Segundo Ashby (apud Atlan (1)), “estas duas qualidades dos sistemas complexos – heterogeneidade das partes e riqueza de interações entre elas – têm a mesma implicação: as quantidades de informarão que circulam, seja do sistema ao observador, seja da parte a parte, são muito mais elevadas do que aquelas que circulam quando o pesquisador é um físico ou um químico. E é porque as quantidades são elevadas que é verdadeiro que a limitação se torna aparente na seleção da estratégica científica apropriada. É bem possível que as quantidades de Informação implicadas ultrapassem a capacidade do pesquisador – ou do conjunto de pesquisadores – como transmissor”. Ashby demonstrou ainda a impossibilidade lógica de uma auto-organização em um sistema fechado, isto é, sem interação com o ambiente. Também Allan (4) o demonstra quando afirma que “a noção de auto-organização sensu stricto é contraditória se considerarmos a organização como lei de funcionamento de um sistema. Este não pode mudar devido a um determinismo somente interno, pois é este determinismo que constitui sua lei constante de funcionamento”. André Bejin, na apresentação do capítulo “Auto-organization et connaissance”, no Iivro L’ Unité de L’ Homme, afirma: “O sistema auto-organizador ‘se nutre’ de ordem (Schrödinger) e de ruído. Desta forma, como demonstrou Ashby, ele só pode ser ciberneticamente aberto, e se complexificar normativamente, utilizando ‘materiais.’ que não são somente os de sua própria operação”. Um sistema auto-organizador só pode portanto ser modificado por fatores alheios ao mesmo. Desta forma, existem duas possibilidades de modificação:

Por meio de um programa pré-estabelecido que é injetado no sistema. O que não caracteriza um ruído no sentido da teoria das comunicações.

Através de fatores aleatórios que se introduzem no sistema, de tal forma que não possa ser estabelecido nenhum padrão que permita discernir um programa.

Neste último caso, poderíamos falar em auto-organização mesmo que não seja em sensu stricto, isto é, o próprio sistema se organizando sem intervenção de fora, pois que apesar da existência de ação externa sobre o sistema, esta é totalmente aleatória.

Para que um ruído possa introduzir-se em um sistema sem destruí-lo, e ser capaz de apresentar um caráter enriquecedor, é necessário que o sistema seja constituído por uma rede cibernética complexa, em cuja estrutura o ruído penetre provocando alterações que não destruam a coerência das infinitas inter-relações estruturais e funcionais que controlam sua performance.
Atlan (1, 2) demonstrou que uma das possibilidades do efeito destruidor do ruído – ambigüidade-destrutiva – em um sistema ser superado pelo efeito enriquecedor – ambigüidade-autonomia – é a “existência de uma troca de alfabeto com um aumento do número de letras, quando passamos de um tipo de subsistema para outro, como uma via de comunicação entre eles”. Segundo ele, isto seria “uma explicação possível para a troca de alfabeto observada em todos os organismos vivos quando passa-se dos ácidos nucléicos, escritos numa linguagem de quatro símbolos (quatro bases nitrogenadas), para as proteínas, escritas numa linguagem de vinte síbolos (vinte aminoácidos)”. Manfred Eigen (apud Atlan (I. 2)), através de estudos de cinética química, chegou a resultados que parecem derivados do principio de ordem a partir do ruído, mostrando que os mecanismos de replicação do ADN, de síntese protéica e regulação enzimática, podem ser analisados tanto sobre o plano da quantidade de informação total de uma população de macromoléculas, quanto da quantidade de informação das deferentes espécics de macromoléculas sintetizadas. Nos mesmos trabalhos, Atlan nos mostra que um dos problemas levantados por csta abordagem é “o das condições nas quais certas macromoléculas portadoras de informação podem ser selecionadas às expensas de outras, em um sistema onde a única restrição é que a síntese dessas moléculas se efetue por meio da cópia de moléculas idênticas. Pela primeira vez, o conceito de seleção com orientação, fundamento das teorias de evolução, adquire um conteúdo precioso, suscetível de ser expresso em termos de cinética química, diferentemente do círculo vicioso habitual em que caímos quando descrevemos a seleção natural como sobrevivência dos mais aptos, sendo que estes últimos só podem ser definidos pelo fato de sobreviverem!” E mais adiante, “um dos resultados mais espetaculares a que Manfred Eigen chegou, aplicando esta teoria aos sistemas constituídos por um acoplamento de dois subsistemas de propriedades complementares que são os conjuntos de ácidos nucléicos, e os conjuntos de proteínas, é uma explicação possível da universalidade do código genético: seria o resultado inevitável de uma evolução, onde, somente este código poderia ser selecionado” .

Resumindo, os conceitos estudados, podemos estabelecer que se um sistema auto-organizador apresentar:

Uma elevada redundância estrutural, isto é, os componentes do conjunto repetidos um grande numero de vezes.

Uma elevada redundância funcional, isto é, a capa-cidade de uma função lógica ser executada, ao mesmo tempo, em vários níveis do conjunto que podem controlar-se mutuamente.

Uma elevada fiabilidade, isto é, a possibilidade de funcionar utilizando unidades constitutivas degradáveis que, apesar da desordem e do ruído introduzidos no sistema, não ocasionam aumento da entropia do sistema, podendo ser, no conjunto, até mesmo regeneradoras e enriquecedoras.

Repetindo, se um sistema auto-organizador apresentar todas as características acima, podemos inferir que poderá reagir aos efeitos aleatórios do meio ambiente diminuindo sua redundância e fiabilidade, sem que pare de funcionar. A continuação de seu funcionamento poderá então originar uma maior variedade e heterogeneidade (conseqüente à diminuição de redundância) que o torne capaz de performances reguladoras mais aperfeiçoadas. O que, em última análise, consiste na geração de ordem (informação) a partir do ruído.

Sabemos que os seres vivos são estruturados fundamentalmente a partir de dois grupos de macromoléculas: as proteínas e os ácidos nucléicos.

As proteínas são responsáveis pela estrutura macroscópica dos organismos, através de sua forma fibrilar; e pelo controle e catalisação das milhares de reações químicas que ocorrem no interior dos mesmos, por meio das forma, globulares ou enzimas (Monod).

Os ácidos nucléicos são sistemas moleculares capazes de auto-replicar e transmitir a informação genética, ne varietur, geração após geração.

O conjunto comporta uma elevada redundância estrutural e funcional, permitindo que seja alcançada uma extraordinária fiabilidade, por ser organizado em estágios hierarquizados através de integrações sucessivas de subconjuntos (Os íntegrons, de François Jacob).

Conseqüentemente os sistemas biológicos sobrevivem e se reproduzem, “evadindo-se da queda para o equilíbrio” (Schrödinger), enganando o principio de Carnot, que “é um decreto de morte” (Brillouin), porque possuem formas de organização molecular “extremamente altamente complicados”, conforme a expressão de Von Neumann que permite a estruturação de uma bioarquitetura em estágios integrados, e a ocorrência de auto-regulação.

Finalmente, devemos lembrar ainda que os sistemas vivos são sistemas termodinâmicos com uma organização metabólica extremamente complexa que além de extrair neguentropia do ambiente e de utilizar o ruído como fator enriquecedor de sua própria rede cibernética, submete-se, como qualquer sistema não-vivo, ao principio de energia mínima que orienta todas as reações químicas em direção à diminuição de energia livre, “o tipo de energia capaz de produzir trabalho em condições de temperatura e pressão constantes” (Lehninger).

Acrescente-se às características dos sistemas biológicos, acima expostas (arquitetura em estágios, auto-regulação, energia mínima), que toda estrutura viva é conseqüência de um processo evolutivo que a seleciona por causa de sua performance positiva e, conseqüentemente, da sobrevivência da espécie.

Referências1 – Atlan. H. 1972a L ‘organization biologique et la theorie de l’information. Hermann, Paris.

2 – Atlan. H 1972b. Du bruit comme principe d’auto-organisation. Communications 18: 21-35. Centre d’Etudes des Communications de Masse École Pratique des Hautes Études. Le Seuil, Paris.

3 – Atlan, H. 1974a. Conscience et desirs dans systemes auto-organisateurs. In Edgar Morin, massimo Piatelli-Palmarini. L’unité de l’homme.Auto-organisation et connaissance: 449-465. Le Seuil, Paris.

4 – Atlan H. 1974b. Le principe d’ordre à partir de bruit, l’apprentissage non dirige et revê, In Edgar Morin, Massimo Piatelli-Palmarini.L’unité de l’homme. Auto-organisation et conaissance: 469-475. Le Seuil, Paris.

5 – Bejin, A. 1974. Presentation. In Edgar Morin, Massimo Piatelli-Palmarini. L’unité de l’homme, Auto-organization et connaissance: 447-448. Le Seuil, Paris.

6 – Brillouin, L. 1959. Vie matiere et observation Albin Michel, Paris.

7 – Cowan, J. D. 1965. The problem of organismic reability. In Wiener e Schade, org. Progress in brain research. Cybernetics and the nervous system. 17: 9-63. Elsevier Publ. Amsterdam.

8 – Jacob, F. 1970. La logique du vivant. Édition Gallimard, Paris.

9 – Lehninger, A. L. 1976. Bioquímica, vol. 1 Componentes moleculares das células, Editora E. Blucher Ltda. São Paulo.

10 – Monod, J. 1971. O acaso e a necessidade, Editora Vozes, 2ª edição.

11 – Morin, E. 1973. Lê paradigne perdu: la nature humaine, Le Seuil, Paris, trad. Br. 1975, O enigma do homem, Zahar Editores.

12 – Schrödinger, E. 1976. What is life? Cambridge University press. Cambridge (first published 1944).

13 – Von Foerster, H. 1960. On self-organizing systems and their envionments. In Yovitz e Cameron org. Selff-organizing systems. Cameron, Pergamon. Nova york.

14 – Von Foerster, H. “Remarques introductives”. In Edgar Morin, Massimo Piatelli-Palmarini. L’umité de l’homme. Theorie de la cognition et epistemologie de l’observation: 400 Le Seuil, Paris.

15 – Von Neumann, J. 1966. Theory of self reproducing automata. Ed. W. Bruks, University of Illinois Press, Urbana, Illinois (apud Atlan, 1972b).

16 – Winograd, S. And Cowan, J. D. 1963. Reliable computation in the presence of noise, MIT Press, MIT Cambridge, Mass (apud Atlan, 1972b).