CADERNO DE APONTAMENTOS SOBRE O INVISÍVEL: Neurociência

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MEMÓRIAS

O sistema cerebral para armazenar memórias baseia-se, em parte, na utilidade que uma experiência pode ter como guia para eventos futuros Foto: Kristina Armitage/Quanta Magazine

Onde o cérebro guarda cada tipo de memória?

Uma nova pesquisa descobriu que o cérebro guarda as memórias úteis para generalizações futuras em um lugar diferente daquelas que registram eventos incomuns

A memória não representa um único mistério científico: representa muitos deles. Neurocientistas e psicólogos descobriram que vários tipos de memória coexistem em nosso cérebro: memórias episódicas de experiências passadas, memórias semânticas de fatos, memórias de curto e longo prazo e muito mais. Essas memórias muitas vezes têm características diferentes e até parecem se localizar em partes diferentes do cérebro. Mas nunca ficou claro qual característica de uma memória determina como ou por que ela é classificada de certa maneira.

Agora, uma nova teoria apoiada por experiências que utilizam redes neurais artificiais propõe que o cérebro talvez ordene memórias avaliando a probabilidade de serem úteis como guias no futuro. O estudo sugere, em particular, que muitas memórias de coisas previsíveis, desde fatos a experiências recorrentes e úteis – como o que comemos no café da manhã ou o caminho para o trabalho – são guardadas no neocórtex, onde podem contribuir para generalizações sobre o mundo.

Memórias com menor probabilidade de serem úteis – como o sabor da bebida especial que você tomou naquela festa – são guardadas no banco de memória em forma de cavalo-marinho chamado hipocampo. Separar ativamente as memórias dessa forma, com base na sua utilidade e generalização, pode otimizar a confiabilidade das memórias para nos ajudar a enfrentar situações novas.

Os autores da nova teoria – os neurocientistas Weinan Sun e James Fitzgerald, do Janelia Research Campus do Howard Hughes Medical Institute, Andrew Saxe, da University College London, e seus colegas – a descreveram em artigo recente na Nature Neuroscience. Ela atualiza e expande a ideia bem estabelecida de que o cérebro tem dois sistemas de aprendizagem interligados e complementares: o hipocampo, que codifica rapidamente novas informações, e o neocórtex, que gradualmente as integra para armazenamento a longo prazo.

James McClelland, neurocientista cognitivo da Universidade de Stanford que foi pioneiro na ideia de sistemas de aprendizagem complementares na memória, mas não fez parte do novo estudo, observou que este “aborda aspectos da generalização” que seu grupo não havia pensado quando propôs a teoria em meados dos anos 1990.

Os cientistas sabem que a formação da memória é um processo de vários estágios pelo menos desde o início da década de 1950, em parte graças a estudos sobre o paciente Henry Molaison – por décadas conhecido na literatura científica apenas como H.M. Como ele sofria de convulsões incontroláveis originadas no hipocampo, os cirurgiões o trataram removendo a maior parte dessa estrutura cerebral.

Depois disso, o paciente parecia bastante normal em muitos aspectos: seu vocabulário estava intacto; ele tinha memórias de infância e se lembrava de outros detalhes de sua vida antes da cirurgia. Mas sempre se esquecia da enfermeira que cuidava dele. Durante a década em que cuidou dele, ela teve de se apresentar novamente toda manhã. Ele havia perdido completamente a capacidade de criar novas memórias de longo prazo.

Os sintomas de Molaison ajudaram os cientistas a descobrir que novas memórias se formavam primeiro no hipocampo e depois eram gradualmente transferidas para o neocórtex. Por um tempo, presumiu-se que isso acontecia com todas as memórias persistentes. No entanto, quando os pesquisadores começaram a ver um número crescente de exemplos de memórias que continuavam dependentes do hipocampo a longo prazo, ficou claro que tinha mais alguma coisa acontecendo.

Para compreender a razão por trás dessa anomalia, os autores do novo artigo recorreram às redes neurais artificiais, uma vez que a função de milhões de neurônios entrelaçados no cérebro é incompreensivelmente complicada. Essas redes são “uma idealização aproximada dos neurônios biológicos”, mas são muito mais simples do que as redes reais, disse Saxe.

Assim como os neurônios vivos, elas têm camadas de nós que recebem dados, os processam e depois fornecem saídas ponderadas para outras camadas da rede. Assim como os neurônios influenciam uns aos outros através de suas sinapses, os nós das redes neurais artificiais ajustam seus níveis de atividade com base nas entradas de outros nós.

A equipe conectou três redes neurais com funções diferentes para desenvolver uma estrutura computacional que chamaram de modelo professor-caderno-aluno. A rede professor representava o ambiente em que um organismo poderia se encontrar e fornecia informações sobre experiência. A rede caderno representava o hipocampo, codificando rapidamente todos os detalhes de cada experiência proporcionada pelo professor.

A rede aluno treinava com os padrões do professor, consultando o que estava registrado no caderno. “O objetivo do modelo é encontrar neurônios – nós – e aprender conexões [descrevendo] como elas poderiam regenerar seu padrão de atividade”, disse Fitzgerald.

As repetições de memórias da rede caderno treinaram a rede aluno em um padrão geral por meio da correção de erros. Mas os pesquisadores também notaram uma exceção à regra: se a rede aluno fosse treinada com muitas memórias imprevisíveis – sinais ruidosos que se desviavam muito do resto – isso degradava a capacidade de a rede aluno aprender o padrão generalizado.

Do ponto de vista lógico, “faz muito sentido”, disse Sun. Imagine receber pacotes em casa, explicou ele: se o pacote contém algo útil para o futuro, “como canecas e pratos”, parece razoável trazê-lo para dentro e guardá-lo permanentemente. Mas, se a embalagem contém uma fantasia de Homem-Aranha para o Halloween ou um folheto de promoção, não há necessidade de bagunçar a casa com ela. Esses itens podem ser armazenados em um lugar diferente ou jogados fora.

O estudo fornece uma convergência interessante entre os sistemas utilizados na inteligência artificial e aqueles empregados na modelagem do cérebro. É um exemplo em que “a teoria desses sistemas artificiais deu algumas novas ideias conceituais para pensar sobre as memórias no cérebro”, disse Saxe.

Existem paralelos, por exemplo, com o funcionamento dos sistemas computadorizados de reconhecimento facial. Eles podem começar solicitando que os usuários carreguem imagens de alta definição de si mesmos de diferentes ângulos. As conexões dentro da rede neural podem montar uma concepção geral da aparência do rosto de diferentes ângulos e com diferentes expressões.

Mas, se acontecer de você enviar uma foto “contendo o rosto do seu amigo, o sistema não vai ser capaz de identificar um mapeamento facial previsível entre os dois”, disse Fitzgerald. Isso prejudica a generalização e deixa o sistema menos preciso no reconhecimento da face normal.

Essas imagens ativam neurônios de entrada específicos e a atividade flui pela rede, ajustando os pesos das conexões. Com mais imagens, o modelo ajusta ainda mais os pesos das conexões entre os nós para minimizar erros de saída.

Mas o simples fato de uma experiência ser incomum e não se enquadrar em uma generalização não significa que ela deva ser descartada e esquecida. Pelo contrário, pode ser de vital importância relembrar experiências excepcionais. Parece ser por isso que o cérebro classifica suas memórias em diferentes categorias que são armazenadas separadamente, sendo o neocórtex utilizado para generalizações fiáveis e o hipocampo para exceções.

Esse tipo de pesquisa aumenta a consciência sobre a “falibilidade da memória humana”, disse McClelland. A memória é um recurso finito e a biologia teve de fazer o melhor uso dos recursos limitados. Mesmo o hipocampo não contém um registro perfeito de experiências.

Cada vez que uma experiência é relembrada, há mudanças nos pesos de conexão da rede, fazendo com que os elementos da memória fiquem mais ponderados. Isso levanta questões sobre as circunstâncias sob as quais “os depoimentos de testemunhas oculares [poderiam] ser protegidos de preconceitos e da influência de seguidas rodadas de perguntas”, disse ele.

O modelo também pode oferecer insights sobre questões mais fundamentais. “Como construímos conhecimento confiável e tomamos decisões informadas?”, disse James Antony, neurocientista da California Polytechnic State University que não esteve envolvido no estudo. Isso mostra a importância de avaliar memórias para fazer previsões confiáveis: muitos dados ruidosos ou informações não confiáveis podem ser tão inadequados para treinar humanos quanto para treinar modelos de IA. / TRADUÇÃO DE RENATO PRELORENTZOU

Por Saugat Bolakhe

História original republicada com permissão da Quanta Magazine, uma publicação editorialmente independente apoiada pela Simons Foundation.

DECODIFICAÇÃO DO PENSAMENTO

Imagem de processamento quântico com inteligência artificial - Adobe Stock

Decodificar pensamentos a partir de registros do cérebro

Neurociência já consegue reconstruir imagens mentais com ajuda da inteligência artificial, mas mistério da subjetividade permanece

A notícia de que um "novo modelo de IA consegue reproduzir o que você está pensando com 80% de acurácia", como reportado pela Revista Fortune, espalhou-se rapidamente e causou furor. Não foi a primeira vez.

Desde 2011, pipocam notícias de representações mentais reconstruídas a partir de registros de atividade cerebral decodificada por algoritmos, o que não é bom sinal para quem está atrás de uma fantasia de controle mental para chamar de sua.

A diferença é que as reconstituições tornaram-se fidedignas. Um feito e tanto. Mas, será que podemos chamá-las, indiscriminadamente, de reproduções do pensamento? O estudo reportado envolveu sujeitos (3) vendo fotografias em uma tela, enquanto mensurações indiretas da atividade cerebral eram efetuadas.

Ou seja, a tarefa foi inteiramente pautada pela observação, sem qualquer tratamento cognitivo subsequente. Por outro lado, será que a percepção separa-se completamente do ato de pensar? Até que ponto quem vê apenas observa, e não reflete?

Essas são algumas das perguntas que vêm à tona, conforme as neurociências da reconstrução das experiências mentais progridem. Antes de respondê-las e passar para um tópico interessante sobre a natureza do funcionamento da mente, que esse tipo de estudo ajuda a desvendar, vale a pena conhecer um pouco sobre a capacidade de ver (sensorial) e a de enxergar (afetivo-cognitiva).

Por trás da reconstrução de cenas visualizadas: princípios cerebrais

A visão é organizada de maneira majoritariamente hierárquica. Conforme os impulsos nervosos atingem diferentes instâncias, as computações neurais ganham maior complexidade. A retina, que converte os fótons em impulsos nervosos, possui fotorreceptores específicos para discriminar luz e cor.

Estes sinais passam por núcleos organizacionais, como o geniculado do tálamo, e chegam às áreas primárias do córtex occipital, que ocupa uma porção grande do nosso cérebro, quase que exclusivamente dedicada ao processamento visual.

Ali, a orientação de linhas, profundidade e cor são computadas, num pingue e pongue com a decodificação das formas, movimento, volumetria e outros aspectos determinantes da percepção.

Os subprodutos são transmitidos para áreas dedicadas à imediaticidade responsiva, responsáveis pela nossa capacidade de refrear o movimento quando detectamos uma cobra, antes mesmo de entendermos claramente isso; e para áreas que dão sentido cultural, biográfico e subjetivo ao estímulo, por meio de associações com experiências pregressas, determinação do seu tom afetivo, correlação com palavras e assim por diante (acesse aqui para conhecer mais).

As computações neurais que dão sentido às imagens mentais não apenas acrescentam algo aos códigos neurais que recebem, como emitem projeções em direção às áreas primárias do córtex occipital, influenciando a seleção do que enxergamos e a maneira como o fazemos. Neste sentido, atuam como sensores de relevância no escrutínio informacional do mundo exterior.

A visão não se reduz a um processo de decodificação de estímulos, sendo também uma dinâmica decisória e de preenchimento de lacunas na formação de unidades coesas, ou gestalts. Esta é a base neurológica da tese de que o mundo percebido é influenciado por nossas aspirações e desejos, reconhecidos e inconscientes. Vemos como somos; enxergamos como suportamos.

Quando os olhos não estão mais sendo estimulados, é comum que as representações mentais formadas mantenham-se ativadas. Elas entram em uma fase que chamamos de memória recente, a qual tem menos a ver com o que faz um HD, ou mesmo com o cache de um PC, do que com atenção sustentada, atividade que aceita pouco paralelismo e gasta muita energia.

O domínio representacional em que isso se dá é a consciência, que neste sentido se manifesta como um campo de priorização de fenômenos gerados pelo próprio cérebro, mesmo nas situações em que identificamos, de maneira inconteste, tais ocorrências com o mundo exterior.

Com muita boa vontade, dá para chamar estas representações identificadas de maneira direta com o mundo exterior de pensamentos e, por consequência, sua decodificação de leitura destes.

Com menos boa vontade, tal fronteira pode ser estabelecida pelas imagens mentais que surgem à consciência sem estimulação sensorial direta ou, ainda mais rigorosamente, pelas dinâmicas mentais que sintetizam ideias dispersas ou promovem a expansão das possibilidades de entendimento de maneira exploratória. Filmes e não fotos.

O pensamento visual não é uma categoria do tipo tudo ou nada, mas um domínio contínuo, que começa na percepção, avança um pouco quando mantemos na memória uma imagem que não mais possui um duplo estimulando nossas retinas, dá um salto nos casos de reconstrução de imagens mentais livres e ganha contornos plenos quando essas coisas todas são inseridas em dinâmicas que alteram o grau de desordem mental de maneira propositiva.

Com isso, dá para retomar as perguntas da introdução: aquele que observa, em certo nível, pensa, já que seleciona e ativamente preenche suas representações do mundo exterior. Por outro lado, adotando uma metáfora espacial, isso acontece bem pertinho da porta de entrada do mundo do pensamento.

Em suas câmaras principais, este está comprometido com o trânsito das representações mentais, as quais sequer costumam ser puramente visuais, ainda que isso seja possível. A Fortune foi infeliz na sua caracterização do feito, que não é bem leitura do pensamento, exceto para se tentar vender mais algumas assinaturas da revista.

Leituras de mentalizações usam medidas indiretas das mesmas

A reconstrução de representações visuais induzidas experimentalmente divide-se nos seguintes tipos: recriação daquilo que as pessoas estão vendo em tela; de imagens mentais sustentadas após o término da fase de exposição; de representações imaginárias da vigília, ou de sonhos. Trânsitos cognitivos, com aplicação de processos lógicos formais ou heurísticas, seguem fora de alcance.

O estudo que está fazendo sucesso atualmente, como descrito, é do primeiro tipo e utiliza chapas de ressonância magnética em disposição ‘funcional’ (RMf). O princípio é simples: enquanto robôs possuem baterias centrais que distribuem a energia para todas as partes, o cérebro consome energia localmente para processar informações.

Isso é feito pelas mitocôndrias, que transformam glicose + oxigênio, em água + energia. Esta é a respiração. Portanto, enquanto nosso sistema cognitivo inicia o tratamento de informações, nosso sistema vascular aumenta o aporte de sangue oxigenado nas áreas cerebrais relacionadas para que haja energia. A RMf é um registro do trânsito do sangue oxigenado nas áreas ativadas por estes processos mentais.

Dado que as porções primárias do córtex occipital dedicam-se a informações elementares, como linhas, formas e cores, o problema a ser resolvido é de reconhecimento de padrões envolvendo este tipo de coisa e não, por exemplo, impacto afetivo ou associações, como seria o caso se estivéssemos no domínio da reconstrução de traumas psicológicos ou repressões.

O procedimento envolve a criação de modelos preditivos, customizados, do papel dos pixels da ressonância, conhecidos como voxels, e a subsequente extrapolação para novas imagens.

A customização é necessária porque cada cérebro possui as suas especificidades. Assim, os participantes são expostos a milhares de imagens para que a IA extraia estes padrões: linhas, formas, cores etc. No experimento em questão, cada sujeito passou mais de 40 horas no scanner, distribuídas por vários dias. A ressonância não produz radiação ionizante, não trazendo riscos.

Vencida esta etapa, é preciso reconstruir a imagem, a partir das correlações entre os voxels das neuroimagens e os pixels das fotos. É aí que mora o desafio: mesmo nas partes mais básicas do córtex occipital, o processamento não é linear, o que impede a elaboração de dicionários individualizados de voxels, com correspondências em pixels fotográficos.

A solução inovadora é usar o stable difusion, IA de produção de imagens que se tornou uma verdadeira febre, para a reconstrução das imagens (mais sobre os procedimentos experimentais aqui). O insight tem a ver com a ideia de converter as neuroimagens em prompts (solicitações) para o algoritmo, que então executa a reconstrução, usando um conhecido método de adição e remoção sequenciada de ruídos, que mascaram/desmascaram a imagem, descrito aqui.

A taxa de sucesso passa de 80%, o que é bem impressionante, considerando que cada voxel recobre centenas de milhões de neurônios e o aporte sanguíneo é muito mais lento do que a produção mental, não estando em nada sincronizado com a experiência visual. O mesmo pode ser feito com ondas cerebrais (EEG). Isto é vantajoso por um lado, já que a correlação temporal torna-se mais afinada, mas desvantajoso por outro, dado que o oposto ocorre espacialmente.

Decodificando representações mentais livres por meio de registros cerebrais

Uma conclusão experimental que vem à tona quando cotejamos a reconstrução de imagens observadas com a de imagens mentais livremente imaginadas é que a atividade cerebral tende a ser atenuada neste segundo caso.

Isso faz todo o sentido, uma vez que, em termos evolucionários, memória e imaginação estão a serviço da otimização da relação com o mundo exterior, a qual precisa estar mais diretamente acoplada ao comportamento. A importância dessa perspectiva para a filosofia da mente e para a compreensão das psicoses não deve ser menosprezada.

Ao mesmo tempo, as áreas do cérebro envolvidas na atribuição de sentido, isto é, categorização, associação com memórias, injeção de tom afetivo e afins, tornam-se essenciais à decodificação imaginária, não sendo tão essencial à recriação de estímulos observados —eis outra conclusão de valor inestimável para quem se interessa pelo funcionamento da mente.

Partindo desses pressupostos, um manuscrito, que ainda não saiu em uma revista científica, traz um experimento voltado à decodificação de figuras imaginadas (10 imagens naturais e 15 figuras) e afirma ter tido sucesso no processo.

Infelizmente, o texto não inclui um descritivo detalhado do procedimento usado para estimular a imaginação das imagens, nem tampouco a taxa de sucesso do procedimento. A maioria das tentativas anteriores fracassou (sucesso < 30%).

Uma exceção parcial foi descrita em um estudo envolvendo o uso de registros de fMRI para identificar imagens alucinadas durante a transição da vigília para o sono, "leitura dos sonhos", na linha da Fortune.

Este estudo restringiu-se ao tagueamento verbal dos sonhos (e.g., sonho com cadeira, pessoa, gato) e obteve 60% de sucesso, em alguns casos. Nada mal. Reconstruções de miolos de sonhos permanecem no domínio da ficção, possivelmente, por pouco tempo.

Até que ponto as coisas que imaginamos passam em nosso cérebro como um filminho?

A questão mais profunda que essa linha de pesquisas traz é se as experiências mentais duplicam a realidade que conhecemos através de imagens, filmes e, mais amplamente, das nossas inferências sobre o mundo exterior, ou se o cérebro funciona de maneira diferente.

Séculos de especulações levaram-nos a assumir que este segundo é o caso, ao passo que a reconstrução de conteúdos mentalizados parece indicar o primeiro.

Será que, ao fim e ao cabo, iremos descobrir que a realidade imaginada, e mesmo sonhada, estende-se em um contínuo representacional com a ficção e os documentários? Será que, no futuro, sonhos serão como stock video, disponíveis por R$ 29,90, para quem quiser comprá-los para assistir em casa ou mesmo usá-los em suas produções criativas?

A verdade parece se situar no meio do caminho. A capacidade de decodificação sugere que representações mentais não são etéreas ou inacessíveis e tudo indica que em breve seremos capazes de extrair trechos ininterruptos do cérebro, tanto na forma de trânsitos de pensamentos, quanto de miolos de sonhos.

Porém, a ideia de que estas produções mentais terão a linearidade e a explicabilidade intrínseca das narrativas socializadas contrasta com o que conhecemos a partir de relatos literários e clínicos. O equívoco elementar sob o mecanicismo da hipótese de que a mente passa filminhos é ignorar um século de evidências acumuladas que apontam o contrário.

Representações mentais tendem a funcionar mais como marcadores de sentidos do que como histórias contadas para uma audiência que desconhece o seu enredo. Estes marcadores tanto combinam imagens, cenas, frases, sons e mais, quanto geram formas híbridas de representação, sem paralelos no mundo compartilhado.

As neurociências estão prestes a transitar para esta fase em que discutiremos temas como sonhos, imaginação e metáforas de relevância pessoal com essas coisas todas projetadas em vídeo, ou melhor, em VR.

O que não dá para esperar é que se tornem menos misteriosas do ponto de vista subjetivo, já que há algo de intrinsecamente incomunicável nas representações mentais de cada um. Assim é a condição humana.

Álvaro Machado Dias

Neurocientista, professor livre-docente da Unifesp (Universidade Federal de São Paulo) e sócio do Instituto Locomotiva e da WeMind

LIGAÇÃO MENTE-CORPO

Cientistas identificam ligação mente-corpo no cérebro humano

Descoberta está no chamado córtex motor, responsável por coordenar os movimentos do corpo

Will Dunham

O relacionamento entre a mente e o corpo humano é um assunto que desafia grandes pensadores há milênios, incluindo os filósofos Aristóteles e Descartes. A resposta, no entanto, parece residir na própria estrutura do cérebro.

Pesquisadores disseram na quarta-feira (19) que descobriram que partes da região do cérebro chamada córtex motor, que governa o movimento do corpo, estão conectadas a uma rede envolvida no pensamento, planejamento, prontidão mental, dor e controle dos órgãos internos, bem como funções como pressão arterial e frequência cardíaca.

Eles identificaram um sistema previamente desconhecido dentro do córtex motor manifestado em vários nódulos localizados entre áreas do cérebro já conhecidas como responsáveis pelo movimento de partes específicas do corpo —mãos, pés e rosto— e são acionadas quando vários movimentos corporais diferentes são executados ao mesmo tempo.

Na ilustração, os pontos coloridos em cada metade do cérebro humano indicam áreas responsáveis pela coordenação de movimentos (córtex motor) que se conectam a áreas ligadas ao pensamento e ao controle de funções corporais básicas, como frequência cardíaca; quanto mais quente a cor, mais fortes a conexão - Reuters

Os pesquisadores chamaram esse sistema de rede de ação somato-cognitiva, ou SCAN na sigla em inglês, e documentaram suas conexões com regiões do cérebro conhecidas por ajudarem a definir metas e planejar ações.

Descobriu-se que essa rede também corresponde a regiões do cérebro que, conforme demonstrado em estudos com macacos, estão ligadas a órgãos internos, incluindo o estômago e as glândulas suprarrenais, permitindo que esses órgãos alterem os níveis de atividade antes de realizar certas ações. Isso pode explicar respostas físicas como sudorese ou aumento da frequência cardíaca causadas pela mera perspectiva de uma tarefa difícil, disseram eles.

O córtex motor é uma parte da camada mais externa do cérebro, o córtex cerebral.

"Basicamente, agora mostramos que o sistema motor humano não é unitário. Em vez disso, acreditamos que existem dois sistemas separados que controlam os movimentos", afirmou o professor de radiologia Evan Gordon, da Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis, autor principal do estudo publicado na revista Nature.

"Um é para movimentos isolados de mãos, pés e rosto. Este sistema é importante, por exemplo, para escrever ou falar —movimentos que precisam envolver apenas uma parte do corpo. Um segundo sistema, o SCAN, é mais importante para movimentos do corpo inteiro e está mais ligado a regiões de planejamento de alto nível do cérebro", disse Gordon.

"A neurociência moderna não inclui qualquer tipo de dualismo mente-corpo. Não é compatível com ser um neurocientista sério hoje em dia. Eu não sou filósofo, mas uma declaração sucinta é como se eu dissesse: 'A mente é o que o cérebro faz'. A soma das funções bio-computacionais do cérebro compõe 'a mente'", disse o autor principal do estudo, Nico Dosenbach, professor de neurologia na Escola de Medicina da Universidade de Washington.

"Como esse sistema, o SCAN, parece integrar planos-pensamentos-motivações abstratos com movimentos e fisiologia reais, ele oferece uma explicação neuroanatômica adicional sobre por que 'o corpo' e 'a mente' não são separados ou separáveis", acrescentou Dosenbach.

Os pesquisadores decidiram usar técnicas modernas de imagens cerebrais para testar um mapa influente definido há 90 anos pelo neurocirurgião Wilder Penfield, das áreas cerebrais controlando o movimento. Suas descobertas mostraram que o mapa de Penfield, limitado pelas tecnologias de seu tempo, precisava de revisões.

O SCAN foi identificado usando imagens de precisão em sete adultos para examinar as características organizacionais do cérebro, depois verificadas em conjuntos de dados maiores que, quando combinados, abrangem milhares de adultos. Imagens adicionais identificaram o circuito SCAN em uma criança de 11 meses e outra de 9 anos, enquanto descobriu que ainda não havia se formado num recém-nascido. Essas observações foram validadas em conjuntos de dados de centenas de recém-nascidos e milhares de crianças de 9 anos.

A pesquisa destacou como há mais a aprender sobre o cérebro humano.

"Na verdade, o objetivo do cérebro é altamente discutido", disse Gordon. "Alguns neurocientistas pensam no cérebro como um órgão destinado principalmente a perceber e interpretar o mundo à nossa volta. Outros pensam nele como um órgão projetado para produzir as melhores 'saídas' —geralmente uma ação física— para otimizar a capacidade de sobrevivência e aptidão evolutiva em qualquer situação."

"Provavelmente ambos estão corretos", acrescentou Gordon. "O SCAN se encaixa mais claramente na última interpretação: integra objetivos e planejamento com ações de corpo inteiro."

O córtex motor é uma parte da camada mais externa do cérebro, o córtex cerebral.

A pesquisa destacou como há mais a aprender sobre o cérebro humano.

"Provavelmente ambos estão corretos", acrescentou Gordon. "O SCAN se encaixa mais claramente na última interpretação: integra objetivos e planejamento com ações de corpo inteiro."

Publicado originalmente na Folha de São Paulo

NEUROCIÊNCIA

Wikipédia, informa

Neurociência é o estudo científico do sistema nervoso.^[1] Tradicionalmente, a neurociência tem sido vista como um ramo da biologia. Entretanto, atualmente ela é uma ciência interdisciplinar que colabora com outros campos como a educação, química, ciência da computação, engenharia, antropologia, linguística, matemática, medicina e disciplinas afins, filosofia, física, comunicação,^[2] anatomia e psicologia. O termo neurobiologia é usado alternadamente com o termo neurociência, embora o primeiro se refira especificamente à biologia do sistema nervoso, enquanto o último se refere à inteira ciência do sistema nervoso.^[3]

O escopo da neurociência tem sido ampliado para incluir diferentes abordagens usadas para estudar os aspectos moleculares, celulares, de desenvolvimento, estruturais, funcionais, evolutivos e médicos do sistema nervoso, ainda sendo ampliado para incluir a cibernética como estudo da comunicação e controle no animal e na máquina com resultados fecundos para ambas áreas do conhecimento. As técnicas usadas pelos neurocientistas têm sido expandidas enormemente, com contribuições desde estudos moleculares e celulares de neurônios individuais até do imageamento de tarefas sensoriais e motoras no cérebro. Avanços teóricos atuais na neurociência têm sido auxiliados pelo estudo das redes neurais ou com apenas a concepção de circuitos (sistemas) e processamento de informações que tornam-se modelos de investigação com tecnologia biomédica e/ou clínica.

Dado o número crescente de cientistas que estudam o sistema nervoso, várias proeminentes organizações de neurociência têm sido formadas para prover um fórum para todos os neurocientistas e educadores. Por exemplo, a International Brain Research Organization^[4] foi fundada em 1960, a Society for Neuroscience^[5] em 1969, a Sociedade Brasileira de Neurociências e Comportamento^[6] em 1976 e a Sociedade Portuguesa de Neurociências^[7] em 1992.

Acerca de nomes e métodos

Observe-se que a maioria dos vocábulos com prefixo neuro podem ser substituídos ou associados ao prefixo psico, a moderna neurociência tende a reunir as produções isoladas face ao risco de perder a visão global do seu objeto de estudo: o sistema nervoso, contudo a complexidade deste, e em especial do sistema nervoso central da espécie humana, exige o estudo isolado de cada campo e o exercício da inter-relação de pesquisas.Existem pelo menos 5 maneiras ou áreas de estudo da relação entre sistema nervoso e comportamento e/ou sua fisiologia:

O espectro animal – diversidade de modelos que a natureza oferece e os padrões reconhecíveis de comportamento e de estrutura anatômica e bioquímica. Atividade também denominada Neuroetologia^[9]^[10]
As diversas patologias e lesões anatômicas e suas consequências funcionais. Para deficiência mental, por exemplo, já se conhece pelo menos 300 causas.^[11]^[12]^[13]
Os estágios do desenvolvimento humano/animal e envelhecimento. Existem estágios previsíveis de modificação anatômico-funcional e comportamental nas diversas fases do desenvolvimento do SN humano.^[14]^[15]^[16]
Efeito de drogas em diferentes sítios anatômicos, Existe certo consenso quanto a 3 formas básicas de efeito farmacológico de drogas no sistema nervoso. As substâncias psicoativas podem ser classificadas como lépticas (estimulantes); analépticas (depressoras) e dislépticas (modificadoras). É nesse último grupo que se enquadram as substâncias conhecidas como alucinógenos ou enteógenos.^[17]^[18]
Estudo da mente (psique), a inteligência, capacidade cognitiva e/ou comportamento (neuropsicologia). Para um grande conjunto de alterações comportamentais estudadas pela psicopatologia e criminologia ainda não existe consenso sobre suas causas biológicas e psicossociais. O mesmo pode ser dito para alterações psiconeuroendócrino fisiológicas da experiência religiosa ou êxtase religioso e estados alterados de consciência induzidos por técnicas como meditação e yoga,^[19]^[20]^[21]^[22] bem como demais alterações funcionais do sistema nervoso em a sua interação na cultura estudados na ótica da neuroantropologia^[23]

Múltiplas inter-relações entre esses diversos métodos e possibilidades de estudos são possíveis, contudo ainda não existe grandes teorias que façam da neurociência uma única teoria ou método científico com suas múltiplas aplicações práticas na área médica (Neurologia, Psiquiatria, Anestesia, Endocrinologia, Medicina Psicossomática) ou em outras ciências da saúde (Psicologia, Fisioterapia, Antropologia Biológica, Fonoaudiologia, Terapia Ocupacional, Ortóptica, Neurortopedia bucal, etc.).

Uma forma distinta de conceber a diversidade de metodologias com que podemos estudar o cérebro é, como proposto por Lent, 2004,^[24] acompanhar, em princípio os distintos níveis anatômicos – funcionais que a biologia utiliza para o estudo dos seres vivos. Estabelecendo então: Neurociência molecular; Neurociência celular como níveis de análise equivalentes as bem estabelecidas disciplinas da bioquímica e citologia; A Neurociência sistêmica orientada pelos princípios histológicos, estruturais e funcionais dos aparelhos e sistemas orgânicos; A Neurociência comportamental em princípio acompanha os níveis de organização básica do indivíduo ou seu comportamento equivalendo aos estudos da Psicobiologia ou Psicofisiologia e finalmente a Neurociência cognitiva ou estudo das capacidades mentais mais complexas, típicas do animal humano como a linguagem, autoconsciência etc. que também pode ser chamada de Neuropsicologia.

Neurociência celular e molecular

O estudo do sistema nervoso central se dá por meio de diversas perspectivas, estando presentes desde técnicas de análises comportamentais e cognitivas, até análise de mecanismo moleculares e celulares.^[25]

À nível molecular, existem questões primordiais a serem respondidas como, por exemplo, mecanismos pelos quais neurônios expressam e respondem às demais sinalizações moleculares. Outro exemplo da aplicação de análises moleculares na neurociência é aprimorar o entendimento de como os axônios podem gerar uma rede complexa e interconectada. Nesse contexto, ferramentas de biologia molecular e genética podem ser utilizadas para compreender como ocorre o desenvolvimento de um neurônio e quais são as influências moleculares, diretas ou indiretas, que são capazes de afetar funções neurobiológicas.

À nível celular, a neurociência visa compreender mecanismos pelos quais os neurônios processam informações fisiológicas e eletroquímicas. Estas questões incluem o entendimento e a correlação de estruturas neuronais com suas funções. O corpo celular, por exemplo, é a região que contém o núcleo do neurônio e, portanto, toda a informação genética da célula. Os dendritos, por sua vez, são funcionalmente especializados com a função de recebimento da informação sináptica. Finalmente, os axônios são especializados na condução do impulso nervoso. Dessa maneira, o entendimento de como ocorre a neurotransmissão e a sinalização elétrica são de extrema importância para a compreensão das funções neuronais.

Outra área das neurociências que recebe destaque para aplicação estudos moleculares e celulares é a investigação direta de mecanismos envolvidos com o desenvolvimento do sistema nervoso central.^[26] Dessa forma, a elucidação de padrões de organização neuronal, bem como do desenvolvimento de novas células nervosas e da glia proporcionam um melhor entendimento de mecanismos migratórios das células nervosas, bem como do desenvolvimento dendrítico e axonal.^[27]^[28]

Por fim, a modelagem computacional baseada em neuro-genética é uma área em ascensão para o estudo dos mecanismos celulares e moleculares neuronais normais e patológicos, se embasando nas interações dinâmicas da forma como os genes influenciam a dinâmica das redes neurais cerebrais.^[29]^[30]^[31]

O cérebro, a mente e os seus problemas

Além da tarefa ainda não concluída em milhares de anos de pesquisas, especulações, tentativas, erros e acertos sobre a anatomia e fisiologia do cérebro e de suas funções, sejam o comportamento/pensamento (psique) ou os mecanismos de regulação orgânica e interação psicossocial alguns problemas se impõem aos pesquisadores, destacando-se entre estes os que podem ser reunidos pela patologia.

Ressalte-se, porém, a inconveniência de reduzir a neurociência à clínica e anatomia patológica como na história da medicina já se fez, e perdermos de vista a possibilidade de construção de um conhecimento da saúde (não redutível ao oposto qualificativo da doença) considerando também as dificuldades de aplicação dos conceitos da patologia às variações genéticas e bioquímicas das espécies e natureza da psique e/ou comportamento.

Assim esclarecido temos duas estratégias básicas para abordar os problemas da mente-cérebro e/ou a principal aplicação prática da neurociência na clínica médica:^[32]^[33]

Encefalite mostrada no lado direito do cérebro

O estudo da função nervosa e suas alterações ou seja

O coma, alterações da consciência e do sono; Alterações dos órgãos dos sentidos, delírios, alterações do intelecto e da fala; Distúrbios do comportamento, ansiedade e depressão (lassidão, astenia); Desmaios, tontura (vertigens) e estado convulsivo; Distúrbios da marcha e postura (tremores, coréia, atetose, ataxia); Paralisias e distúrbios da sensibilidade e dor (cefaleia e segmentos periféricos); Espasmos, incontinências e outras alterações da regulação orgânica.

O estudo etiológico das patologias do sistema nervoso

Malformações congênitas e erros inatos do metabolismo; Doenças do desenvolvimento, degenerativas e desmielinizantes; Infecções por grupo de agentes e sítio anatômico (meningites, encefalites,etc.); Traumatismo no sistema nervoso central e periférico; Doenças vasculares (hipoxias, isquemias, infarto hemorragias); Neoplasias (tumores malignos, benignos por tecido de origem e cistos); Doenças neuroendócrinas, nutricionais, tóxicas e ambientais; Transtornos mentais e distúrbios do comportamento

Ver na Classificação Estatística Internacional de Doenças e Problemas Relacionados com a Saúde CID - 10ª Revisão o Capítulo V: Transtornos mentais e comportamentais; o Capítulo VI: Doenças do sistema nervoso, e o Capítulo VII: Doenças do olho e anexos.

Um pouco de história

Se não considerarmos que o conhecimento de métodos de tratamento invasivo como trepanações das medicinas antigas e pré colombianas; utilização de plantas psicoativas e outras técnicas de modificação da consciência e anestesia (similares à yoga e acupuntura) fazem parte da neurociência, podemos tomar como data de criação desta interdisciplina a publicação de De morbis nervorum em 1735 , de autoria do médico holandês Herman Boerhaave (1668 - 1738), considerado o primeiro tratado de neurologia. ^[34]

Observe-se porém que alguns autores consideram Thomas Willis, (1621-1675), autor do "Cerebri anatome: cui accessit nervorum descriptio et usus" (1664), como também, um possível fundador da neurologia, a exemplo de Charles Scott Sherrington, (1852-1952). Entre outros méritos atribuídos a ele, estão as perfeitas de descrições anatômicas publicadas, entre as quais, é conhecido de todos o círculo arterial na base do cérebro até hoje identificadoo como "polígono de de Willis" ^[35]

Pode-se ainda marcar seu início com a descoberta da função cerebral^[36] atribuída ao grego Alcmaeon da escola Pitagórica de Croton em torno de 500 aC, que discorreu sobre as funções sensitivas deste. Suas observações foram confirmadas por Herófilo, um dos fundadores da escola de medicina de Alexandria (século III aC.), que descreveu as meninges e a rete mirabile (rede maravilhosa) de nervos (distinguindo este dos vasos) e medula com suas conexões com cérebro, cujo conhecimento foi sistematizado e demonstrado empiricamente, através do corte seletivo de nervos, por Galeno (130-211 aC.).

Para Bear et al^[37] o estudo do encéfalo é tão antigo quanto a ciência e entre as disciplinas que o estudam inclui a matemática, destacando ainda as reflexões de Hipócrates sobre esse órgão no clássico da medicina, atribuído a ele, "Acerca das doenças sagradas" (Hipócrates Séc V a.C.).^[38]..o homem deve saber que de nenhum outro lugar mas do encéfalo, vem a alegria, o prazer, o riso, e a diversão, o pesar e o ressentimento, o desânimo e a lamentação...por esse mesmo órgão tornamo-nos loucos e delirantes, e medos e terrores nos assombram...Nesse sentido sou da opinião de que o encéfalo exerce o maior poder sobre o homem... Ressalta, porém que a palavra neurociência é jovem e que a primeira associação de neurociência foi fundada somente em 1970.

Autores

Ver artigo principal: Lista de autores de neurociência

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Ligações externas

Wikipédia, informa