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2 SUMÁRIO
1 O que é Neurociência? ... 5
2 A EVOLUÇÃO DA NEUROCIÊNCIA E SEU CONTEXTO HISTÓRICO ... 12
2.1 Período Neolítico: ... 14
2.2 Grécia: ... 15
2.3 Idade Média ... 16
2.4 Raio X: ... 16
2.5 Tomografia Computadorizada: ... 17
2.6 Tomografia Computadorizada por Emissão de Pósitrons: ... 18
2.7 Década do cérebro: ... 18
2.8 Projeto Conectoma ... 19
2.9 Paciente tem 75% de seu crânio substituído com impressão 3D em operação pioneira ... 20
2.10 Da linguagem ao conectoma ... 22
3 CONHECIMENTOS ACERCA DO ASSUNTO ... 22
3.1 Neuroplasticidade ... 22
3.2 A química age sobre seu organismo ... 22
3.3 O que é sinestesia? ... 28
3.4 Aprendizagem Automática ... 31
3.5 Epigenética ... 34
3.6 Mas o que é um fenótipo herdável? ... 36
3.7 Epigenética pode ser a chave para muitas doenças humanas ... 36
3.8 Neurobiologia do cérebro ... 37
3.9 Altas habilidades e Biologia do Cérebro ... 39
3.10 Características comuns de pensadores com altas habilidades (AH) 40 4 EVOLUÇÃO DO CÉREBRO E ALTAS HABILIDADES ... 40
3
4.1 O cérebro triádico ... 40
4.2 O cérebro reptiliano ... 41
4.3 O cérebro “felino” ... 42
4.4 O neocortex ... 43
4.5 Evolução e psique ... 44
4.6 Evolução da mente ... 45
4.7 Eficiência na codificação de informação de entrada ... 46
4.8 Neuroplasticidade e “talentosidade” ... 47
4.9 Crianças com altas habilidades e talentosas e a Neurocognição ... 48
4.10 Perguntas motivadoras de pesquisa em altas habilidades ... 49
5 PROPOSTA PARA CURRÍCULO PARA CRIANÇAS COM ALTAS HABILIDADES ... 50
5.1 Neurociências e Educação ... 51
5.2 Neurociências, altas habilidades: implicações no currículo ... 53
6 A IMPORTÂNCIA DA NEUROCIÊNCIA NA EDUCAÇÃO ... 53
6.1 Relação entre memória e aprendizagem... 59
6.2 Sistema Nervoso Autônomo e Aprendizagem ... 60
6.3 Qual a relação desses sistemas em relação à aprendizagem? ... 61
6.4 Neurociências: as novas rotas da educação ... 62
6.5 Mas como entendemos Aprendizagem? ... 62
6.6 Contribuições da Neurociência para a Formação de Professores ... 67
7 FUNÇÃO E AS FINALIDADES DA NEUROCIÊNCIAS... 68
7.1 Um novo olhar educacional ... 72
8 HISTÓRICO DA NEUROCIÊNCIA COGNITIVA ... 73
9 A APRENDIZAGEM COM O OLHAR DA NEUROCIÊNCIA ... 76
9.1 A neurociência sob novos olhares ... 78
10 INTERVENÇÕES NEUROEDUCACIONAIS ... 80
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11 A NEUROEDUCAÇÃO E SUAS TRANSFORMAÇÕES ... 86
11.1 Neurociência, formação de professores e práticas pedagógicas .... 90
11.2 Vias neurais e aprendizagem ... 96
11.3 Abordagens da Neuroeducação ... 96
11.4 Neurociência dos seis primeiros anos-implicações educacionais. .. 98
12 INTERATIVIDADE E DESENVOLVIMENTO PRECOCE DA MENTE. .. 99
13 PRODUÇÃO DE SINAPSES E EDUCAÇÃO INFANTIL ... 101
13.1 Períodos críticos e desenvolvimento do cérebro. ... 101
13.2 Desenvolvimento cognitivo da criança pré-escolar ... 103
13.3 Componentes fundamentais do cérebro ... 103
13.4 Cognição e períodos críticos ... 104
13.5 Ambientes enriquecidos ... 105
13.6 Estimulação sensorial primordial e a regulação das funções corporais 106 13.7 Como o cérebro aprende? ... 106
14 Neurociência transformada em Educação ... 107
14.1 Alfabetização em Neurociência. ... 108
14.2 Crianças e Neurociência. ... 109
14.3 Aprendizagem e Educação ... 110
14.4 Neurociência cognitiva e Educação. ... 111
14.5 Neurociência e prática educativa. ... 112
14.6 O que é aprendizagem? (Na percepção da Neurociência) ... 115
15 BIBLIOGRAFIA ... 117
5 1 O QUE É NEUROCIÊNCIA?
Fonte: www.agenda.unict.it
A Neurociência é a parte da ciência que descreve o estudo do sistema nervoso central tais como suas estruturas, funções, mecanismos moleculares, aspectos fisiológicos e compreender doenças do sistema nervoso. Essa, normalmente é confundida com a Neurologia que, por sua vez, é uma área especializada da medicina que se refere aos estudos das desordens e a doenças do sistema nervoso, esta envolve o diagnóstico e tratamento dessas condições patológicas dos sistemas nervoso central, periférico e autonômico.
Neurociência é a área que se ocupa em estudar o sistema nervoso, visando desvendar seu funcionamento, estrutura, desenvolvimento e eventuais alterações que sofra. Portanto, o objeto de estudo dessa ciência é complexo, sendo constituído por três elementos: o cérebro, a medula espinhal e os nervos periféricos. Ele é responsável por coordenar todas as atividades do nosso corpo, e é de extrema importância para o seu funcionamento como um todo, tanto nas atividades voluntárias, quanto as involuntárias.
A neurociência, normalmente é estudada por diversos profissionais de diversas áreas e não somente por médicos neurologistas. Dentre os profissionais que se interessam pela neurociência temos farmacêuticos, fisioterapeutas, enfermeiros,
6 médicos, nutricionistas, biólogos, biomédicos e até mesmo engenheiros, pois a capacitação nesta área pode elucidar as novas técnicas te arquitetura robótica baseadas na neurociência.
Essa ciência pode ser dividida em cinco grandes grupos: a neurociência molecular, celular, sistêmica, comportamental e cognitiva.
1. Neurociência molecular, neuroquímica ou neurobiologia molecular - ramo da neurociência responsável pelo estudo de moléculas que têm importância funcional e suas possíveis interações no sistema nervoso;
2. Neurociência celular, neurocitologia ou neurobiologia celular- esta área estuda as células que compõem o sistema nervoso, suas estruturas e funções;
3. Neurociência sistêmica, neurofisiologia, neuro-histologia ou neuroanatomia- Estuda as possíveis ligações entre os nervos do cérebro (chamadas de vias) e diferentes regiões periféricas. São também considerados os grupos celulares situados nestas vias;
4. Neurociência comportamental, psicobiologia ou psicofisiologia - estuda as estruturas que estão relacionadas ao comportamento ou a fenômenos como ansiedade, depressão, sono entre outros comportamentos;
5. Neurociência cognitiva ou Neuropsicologia - trata de todas as capacidades mentais relacionadas a inteligência como a linguagem, memória, autoconsciência, percepção, atenção, aprendizado entre outras.
Os estudos da neurociência estão divididos em campos específicos que exploram as áreas do sistema nervoso e também podem ser divididos da forma abaixo:
Neurofisiologia: investiga as tarefas que cabem as diversas áreas do sistema nervoso.
Neuroanatomia: dedica-se a compreender a estrutura do sistema nervoso, dividindo cérebro, a coluna vertebral e os nervos periféricos externos em partes para nomeá-las e compreender as suas funções.
Neuropsicologia: foca na interação entre os trabalhos dos nervos e as funções psíquicas.
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Neurociência comportamental: ligada à psicologia comportamental, é a área que estuda o contato do organismo e os seus fatores internos, como pensamentos e emoções, ao meio e aos comportamentos visíveis, como fala, gestos e outros.
Neurociência cognitiva: estudo voltado à capacidade cognitiva, em que estão inclusos comportamentos ainda mais complexos, como memória e aprendizado.
Fonte: encrypted-tbn0.gstatic.com
Nessa perspectiva, existem diversas neurociências, dependendo da condução e objetivo que motivaram o estudo do sistema nervoso. Mas em todas essas áreas, o cérebro é considerado em uma perspectiva unitária, já que todos os processos mentais têm influências físicas e as questões físicas alteram o indivíduo a nível emocional. Além disso, as pesquisas realizadas no ramo exploram mais de uma área do conhecimento. Por esse motivo, essa ciência é considerada multidisciplinar, reunindo diversas especialidades, como bioquímica, biomedicina, fisiologia, farmacologia, estatística, física, engenharia, economia, linguística, entre outras que objetivam investigar o comportamento, os mecanismos de aprendizado e a aquisição de conhecimento humanos.
8 São várias as finalidades das pesquisas na área da neurociência. Entre elas, destaque para o entendimento de como nossas vivências são capazes de alterar o cérebro e como interferem no seu desenvolvimento. Dessa forma, essa disciplina abrange a inteligência, o raciocínio, a capacidade de sentir, de sonhar, comandar o corpo, tomar decisões, fazer movimentos, entre outros.
Alguns setores específicos também se utilizam da neurociência, como é o caso dos profissionais em engenharia médica, no desenvolvimento de equipamentos e soluções a portadores de necessidades especiais. Da mesma forma, podemos citar profissionais da informática que desenvolvem softwares, para viabilizar as atividades de pessoas com algum tipo de limitação intelectual ou física.
Para compreender esse complexo mecanismo, os cientistas consideram a forma como funcionam os processos a nível cognitivo, principalmente no que se refere à decodificação e transmissão de informação realizadas pelos neurônios, bem como suas respectivas funções e comportamentos.
Durante as últimas décadas, com o avanço de equipamentos que permitem mapear o cérebro com maior riqueza de detalhes, os estudos médico-científicos tiveram um aumento significativo procurando entender com maior clareza de que forma a atividade cerebral influi no nosso comportamento.
Dentro desta análise pode-se dizer que a Neurociência procura estudar as variações entre o comportamento e a atividade cerebral. Porém trata-se de um campo interdisciplinar que abrange várias outras “disciplinas’: - neuroanatomia, neurofisiologia, neuroquímica, neuroimagem, genética, neurologia, psicologia, psiquiatria, pedagogia.
Todas essas ciências reunidas formam a Neurociência e juntas procuram investigar o sistema nervoso procurando entender como ele se desenvolve, como ele é parecido ou diferente entre indivíduos e entre espécies ou como ele deixa de funcionar. As Neurociências nos revelam como o cérebro produz nosso comportamento, porque nos emocionamos, porque precisamos comer, dormir, de que forma tomamos decisões, enfim como somos e o que somos.
Através das Neurociências procura-se perceber a individualidade de cada um, e a partir disso, entender como as lesões no cérebro interferem no modo de ser dos indivíduos. Através dos estudos de Luria, que durante a Segunda Guerra Mundial, desenvolveu um estudo de indivíduos portadores de lesão cerebral, no qual catalogou
9 cada paciente, mapeou as respectivas lesões cerebrais e anotou as alterações no comportamento, tendo como objetivo específico o estudo das bases neurológicas do comportamento, ocorreram mudanças significativas no experimento médico-cientifico, modificando muito dos tratamentos que era ofertado aos pacientes com lesões cerebrais, pois durante vários anos as doenças mentais eram incompreendidas e vistas numa dimensão mais psicológica:
Fonte: www.disc.com.br
No período de 1940-1970, muitos psicanalistas americanos começaram a afirmar que todas as doenças mentais, incluindo a esquizofrenia e as doenças maníaco-depressivas, eram causadas por conflitos psicológicos que podiam ser amenizados por meio da psicoterapia psicanalítica.Com frequência os pais, e principalmente as mães, eram acusados pelos transtornos mentais dos seus filhos.
Era particularmente cruel o conceito da “mãe esquizofrenogênica”, que propunha que a esquizofrenia era causada devido a mãe rejeitar a criança de forma inconsciente, embora parecesse amá-la. Em uma série de livros bastante divulgados, Bruno Bettelheim teorizava que o transtorno autista era causado pela rejeição parental e que somente a “parentectomia” (isto é, retirar a criança do lar) poderia levar à cura.
Aqueles que defendiam o conceito de que as doenças mentais têm causas estritamente “ambientais” ou “psicológicas” sentem com frequência que estão em um patamar moral superior – defendendo o paciente contra uma teoria biológica
10 determinista. Em geral não conseguem ver que as suas próprias teorias da doença mental, na ausência de provas, culpam os pais e as famílias pelo problema de uma criança e, assim, causam dor e sofrimento enormes. Isso seria o equivalente a negar a natureza biológica do câncer e dizer aos pais de uma criança com leucemia que foi o fracasso deles em ter um relacionamento amoroso com ela que levou à doença. (PLISZKA, 2004, p. 13-14)
Na atualidade, estudos significativos já proporcionaram mudanças no tratamento de pacientes com necessidades educativas especiais. Indivíduos que antes eram retiradas do convívio de seus familiares, uma vez que se acreditavam que estes não teriam condições de reabilitação, hoje, através da Neurociência, sabe-se que existe a plasticidade cerebral e que a mesma necessita de muito estímulo daqueles que estão próximos a estes indivíduos.
Temos que ter base neuro-científica para que possamos inferir nos estados mentais e nas intenções das outras pessoas. Em especial, inferir o que a outra pessoa acredita ser correto, estar occorrendo ou o que deverá estar pensando em fazer.
Segundo Bear (2008) ainda temos muito pouco conhecimento neuro-científico, mas a base de tudo é essa busca, esse entendimento, esse comprometimento com a melhora de outros,
O desenvolvimento atual das Neurociências é verdadeiramente fascinante e gera grandes esperanças de que, em breve, tenhamos novos tratamentos para uma grande gama de distúrbios do sistema nervoso, que debilitam e incapacitam milhões de pessoas todos os anos. [...] Apesar dos progressos durante a última década e os séculos que a precederam, ainda existe um longo caminho a percorrer antes que possamos compreender completamente como o encéfalo realiza suas impressionantes façanhas. Entretanto, essa é a graça em ser um neurocientista: nossa ignorância acerca da função cerebral é tão vasta que descobertas excitantes nos esperam a qualquer momento. (BEAR, 2008, p. 21)
Como deu para você perceber, a neurociência é um campo de pesquisa de extrema complexidade e está sempre em pauta, em evolução, por se tratar do sistema nervoso e suas implicações na vida de uma pessoa.
A neurociência abrange muitas áreas do conhecimento, a partir do momento em que o cérebro se torna o foco em comum de todas as neurociências; e como tudo
11 em nossa vida se relaciona ao cérebro, essa multidisciplinaridade é plenamente justificável.
Fonte: encrypted-tbn0.gstatic.com
Os estudos da neurociência são contínuos e podem revelar alguma descoberta para pesquisadores que desenvolvem máquinas, equipamentos e até mesmo chips para auxiliar algum indivíduo que seja portador de uma limitação física, para citar apenas um exemplo dentre vários.
Há estudiosos também que estudam as funções que o sistema nervoso representa para as atitudes mais básicas do ser humano, como fazer um simples movimento.
A neurociência estuda aquilo que é considerado objeto de maior complexidade no universo – o cérebro.
Compreender o cérebro e como funciona o sistema nervoso pode, à partida, parecer relativamente fácil. Mas não o é. Perceber e estudar os mecanismos presentes na regulação do cérebro tem sido das temáticas, senão a temática, mais complicada que a humanidade já experimentou.
A neurociência encerra em si várias disciplinas de diferentes áreas tais como bioquímica, fisiologia (anatomia e mecânica das células nervosas), farmacologia, patologia, psicologia (que enveredou pelo difícil caminho do comportamento humano), física, estatística e medicina. E apesar de ser estudado por áreas tão diferentes, como
12 a fisiologia e psicologia, o cérebro é visto de uma perspectiva unitária pois influencia ao mesmo tempo ambos os aspectos: as doenças mentais têm as suas consequências físicas e as doenças físicas provocam alterações a nível emocional no indivíduo.
A neurociência procura estudar de que forma, por exemplo, as nossas vivências e experiências e a idade, modificam os circuitos neurais e interferem no desenvolvimento mental. A inteligência, o raciocínio, a capacidade de sentir, a capacidade de sonhar, a capacidade de tomada de decisões, a capacidade de comandar o corpo e literalmente todo e qualquer movimento, são aspectos intrinsecamente ligados à disciplina e que há muito os neurocientistas tentam decifrar.
De forma a compreender o complexo mecanismo que está por detrás de cada ser humano, cientistas têm estudado ao pormenor todos os detalhes anatómicos e fisiológicos do sistema nervoso, tentando desta forma evoluir no sentido de perceber que mecanismos nos regem e de que forma o fazem, ansiando encontrar respostas para tão difícil tarefa. Neurocientistas trabalham deste modo com o objetivo de compreender o cérebro humano, a sua estrutura, o seu funcionamento, o seu comportamento, a sua evolução e a tradução de todas as suas características e modificações no comportamento do indivíduo, passando por um aspecto de inexorável importância e delicadeza: a investigação de doenças neurológicas e distúrbios mentais e a procura do respectivo tratamento e cura.
Para percebermos como trabalha o cérebro é necessário compreender de que modo funcionam os processos a nível cognitivo, dentro dos circuitos neurais do sistema nervoso. É importante identificar funções, atividades e comportamentos, descodificar a linguagem dos neurónios na comunicação entre circuitos e compreender de que forma se transmite informações entre estes (sinapses).
2 A EVOLUÇÃO DA NEUROCIÊNCIA E SEU CONTEXTO HISTÓRICO
Estudar o sistema nervoso pode parecer relativamente fácil, mas não é. O entendimento sobre o funcionamento dos mecanismos de regulação desse órgão tem sido um dos maiores desafios da humanidade desde a Antiguidade. O termo Neurociência surgiu recentemente, em 1970, mas os estudos do cérebro humano são de muitos anos atrás, datam desde a filosofia grega, antes de Cristo. Isso se deve ao
13 fato de que esse é o órgão mais complexo do corpo humano, constituído por milhares de células.
Os filósofos da Grécia desenvolveram teorias sobre o cérebro através de simples observações, já os romanos iniciaram seus estudos dissecando animais. No século XVIII, levado pelo Iluminismo, surgiram os estudos mais aprofundados do sistema nervoso.
A teoria da evolução de Charles Darwin também contribuiu significativamente para o entendimento da estrutura e funcionamento cerebrais. Mas foi o surgimento de tecnologias como Raio X e tomografias computadorizadas que otimizou as pesquisas na área e inaugurou efetivamente a Neurociência.
Atualmente, a cibernética também tem oferecido contribuições para essa disciplina, principalmente por meio da neurociência computacional. O seu principal objetivo é compreender e imitar o funcionamento do sistema nervoso para o desenvolvimento de máquinas que auxiliem o ser humano em diversos campos.
Como todas as grandes áreas a neurociência teve grandes cientistas que mudaram o rumo da humanidade e da medicina com suas descobertas dentre eles os que receberam premiação Nobel em fisiologia ou medicina;
1906 - Golgi recebeu premiação por estudos sobre a estrutura do sistema nervoso, esse foi dividido com Ramón y Cajal que também propôs a maneira pela qual os axônios crescem e que as células neurais poderiam estar envolvidas na detecção de sinais químicos.
Outro ganhador do Nobel foi Charles Scott Sherrington que explicou sobre o arco reflexo e flexão-extensão dos músculos ao provar que a excitação de um grupo muscular era inversamente proporcional a do grupo muscular oposto.
Em 1952 Alan Hodkin publicou sua teoria e de Andrew Huxley baseada no potencial de ação dos nervos, onde os impulsos elétricos enviados pelas células nervosas eram capazes de controlar a atividade do organismo e em 1963 recebeu o Nobel com Huxley e John Eccles por sua descrição sobre as sinapses, e ainda sugeriram a hipótese de canais iônicos que foi confirmada anos depois.
Dentre os neurocientistas atuais ganhadores do Nobel estão; Kandel, Greengard e Carlsson ganhadores do prêmio de 2000 revelando os aspectos essenciais no processo de formação de memória.
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Fonte: www.grupokronberg.com.br
Dentre os brasileiros que trabalham com neurociências temos Miguel Nicolelis nomeado em 2009 um dos mais influentes brasileiros, foi também o primeiro cientista brasileiro a receber a premiação dos Institutos Nacionais de Saúdes Estadunidenses.
Nicolelis foi um dos idealizadores do projeto exoesqueleto que fez com que um portador de necessidades especiais pudesse dar o chute inicial na Copa de 2014 no Brasil.
A Neurociência é um campo novo, entretanto, possui influências de longas datas históricas; pautada em estudos científicos e não científicos que são descritas desde a filosofia grega até os modernos exames de imagens atuais. Perguntas tais como: "onde está a mente?" e "como a mente interage com o corpo" deram vazão a muitas pesquisas que constituíram alicerces importantes do que hoje se entende por neurociência, entre os quais podem ser destacados os seguintes fatos:
2.1 Período Neolítico:
Trepanações cerebrais para expulsar os demônios do corpo. Era utilizado um trépano (uma ferramenta de pedra) para cortar fora uma seção do crânio da pessoa, supostamente para fazer sair do corpo os espíritos malignos que causavam transtorno.
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Fonte: encrypted-tbn0.gstatic.com
2.2 Grécia:
Surgem as perguntas mais sistematizadas sobre onde está a mente e como ela interage com o corpo.
Demócrito (460 – 370 AC) e Hipócrates sugerem que a mente está no cérebro e que os nervos são ocos. Essas intuições filosóficas foram baseadas na instrumentação clínica, pois à época, não se dissecava os cadáveres.
- Hipócrates (460 – 379 AC) acreditava que o cérebro estava envolvido com as sensações e que era a sede da inteligência.
- Aristóteles (384 – 322 AC) propôs que o coração era a sede da inteligência e o cérebro, uma espécie de radiador responsável pelo resfriamento do sangue. Pelo coração ter alterações durante eventos emocionais, só podia ser nele a origem da mente. Ele tinha essa ideia por observação, pois uma pessoa com uma emoção forte fica com o coração acelerado, por exemplo. Disso ele fez a associação inversa de causa e efeito. Essa constatação Aristotélica tem heranças até hoje. Por exemplo, quando falamos que decoramos um texto de cor, significa que decoramos o texto de coração, situando a memória também no coração e não no cérebro.
16 2.3 Idade Média
Fonte: tutores.com.br
Galeno pela primeira vez refuta o que diz Aristóteles a partir da dissecação de animais. Na época, o animal que ele tinha como escolha era o Boi.
Galeno (130 - 200 DC) aceitou as ideias de Hipócrates - Sugeriu que o cérebro fosse responsável pelas sensações e o cerebelo pelo controle dos músculos;
Galeno associou a imaginação, a inteligência e a memória com a substância cerebral, atribuindo ao cérebro o papel fundamental de sede de todas as faculdades mentais.
2.4 Raio X:
Poucos acontecimentos na história da ciência provocaram impacto tão forte quanto a descoberta dos raios X, por Wilhelm Konrad Roentgen, professor de física na Universidade de Würzburg. A 22 de dezembro de 1895, Roentgen obteve a primeira chapa radiográfica da história: a mão de sua mulher.
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Fonte: ined21.com
2.5 Tomografia Computadorizada:
Em 1972, a primeira máquina de tomografia é criada, que é um método de imagem que utiliza raios-x para captação de imagens de estruturas crânio-encefálicas.
Em vários congressos, a palavra Neurociência começa a surgir.
Fonte: i2.wp.com/www.ineditacursos.com.br
18 2.6 Tomografia Computadorizada por Emissão de Pósitrons:
Em 1973, o primeiro PET, porém, devido ao alto preço, seu uso ficou limitado até 1990. Também conhecida pela sigla PET, é um exame imagiológico da medicina nuclear que utiliza radionuclídeos que emitem um positrão no momento da sua desintegração, o qual é detectado para formar as imagens do exame. A PET é um método de obter imagens que informam acerca do estado funcional dos órgãos e não tanto do seu estado morfológico como as técnicas da radiologia propriamente dita. A PET pode gerar imagens em 3D ou imagens de "fatia" semelhantes à tomografia computorizada.
2.7 Década do cérebro:
Fonte: fundacaotelefonica.org.br
Em 1990, Bush declara que estamos, oficialmente, na década do cérebro. A partir daí vários projetos de pesquisa iniciaram-se com o objetivo de mapear o cérebro, pois a pesquisa e o interesse em neurociências tem crescido em resposta à necessidade de, não somente entender os processos neuropsicobiológicos normais, mas também ajudar àqueles que sofrem de distúrbios neurológicos.
19 2.8 Projeto Conectoma
Fonte: nucleo-ppa.com.br
Termo criado em 2005, por Olaf Sporns, professor da Universidade de Indiana – USA. Trata-se das pesquisas científicas realizadas na tentativa de se mapear a rede neural (o conjunto das ligações entre os neurônios) do cérebro.
A Neurociência busca compreender o funcionamento do sistema nervoso, integrando suas diversas funções (movimento, sensação, emoção, pensamento etc).
Compreender como o sistema nervoso - e em particular o córtex cerebral – funciona é um importante passo para aperfeiçoarmos suas diversas funções, intervindo de forma eficaz no processo de aprendizagem.
Em 1986, um grupo de pesquisadores liderado pelo americano John White concluiu o mapeamento do sistema nervoso de um verme, o C. Elegans. Em 2005, o neurocientista alemão Olaf Sporns foi o primeiro a usar o termo conectoma para se referir ao mapa das conexões neurais no cérebro.
Fonte: imageproxy-observadorontime.netdna-ssl.com
20 2.9 Paciente tem 75% de seu crânio substituído com impressão 3D em
operação pioneira
Fonte: www.revide.com.br
Através do aprimoramento da tecnologia novas possibilidades vêm sendo apresentadas. No mês de fevereiro, muitos sites divulgaram a imagem de uma orelha impressa em 3D, a qual seria utilizada para implantes em humanos. Porém, no início desta semana, um homem (cuja identidade permanece anônima) foi submetido a uma cirurgia de crânio, sendo que 75% foi substituído por um implante 3D. (A imagem é apenas um modelo do que é um implante 3D no crânio).
Tal como acontece com toda a impressão em 3D, o processo começa com uma verificação digital para usar como um modelo. Neste caso, que seria uma tomografia computadorizada ou ressonância magnética do crânio do paciente. Em seguida, a impressora faz uma nova versão do crânio e também adiciona detalhes sobre a superfície e as bordas do implante para estimular o crescimento celular, pois isto também pode ajudar a prender o osso existente no implante com maior facilidade.
Os doentes que sofreram de alguma doença ou traumatismo craniano iriam se beneficiar desta tecnologia, assim como aqueles com o tecido ósseo canceroso no crânio. E ao contrário de implantes existentes, feitos de materiais como o titânio, os implantes de plástico são leves, não corrosivos e não detonam no detector de metais de aeroportos.
O conjunto das ligações entre os neurônios é chamado de conectoma.
Conhecê-lo é fundamental porque a genética, sozinha, não basta para definir as características do cérebro de uma pessoa. Os genes não gravam as memórias adquiridas ao longo de uma vida. Um tombo de bicicleta, o primeiro beijo ou o aprendizado de um segundo idioma não deixam sua assinatura na molécula de DNA.
A maior parte do que se conhece sobre o funcionamento do cérebro provém de estudos de danos causados por lesões e tumores. O diagnóstico em saúde mental
21 mudou muito nos últimos 100 anos, mas quando ganharem acesso à gramática do conectoma, os cientistas poderão visualizar a doença mental e trata-la corrigindo as alterações que ela provoca no cérebro.
O Projeto Conectoma Humano, liderado por pesquisadores americanos, utiliza o que há de mais avançado em imagens do cérebro para identificar o caminho provável da comunicação entre os neurônios.
- A pesquisa é feita com a reconstrução tridimensional da posição das fibras a partir da movimentação das moléculas de água, captada com aparelhos de ressonância magnética.
- Essa movimentação da água no tecido cerebral indica a direção das fibras, que são identificadas por um padrão de cores na representação feita em computador chamada de tractografia.
- Cada uma das fibras coloridas reúne milhares de axônios, os prolongamentos dos neurônios.
As imagens demonstram que as vias neurais na substância branca (parte do cérebro que conecta os axônios) são organizadas como ruas de uma cidade planeada, e não um emaranhado caótico como um prato de macarrão, como se acreditava.
TONS DE VERMELHO
DIREÇÃO: da esquerda para a direita
O vermelho-escuro mostra as fibras mais associadas ao corpo caloso, que liga os dois hemisférios cerebrais.
TONS DE VERDE
DIREÇÃO: da frente para trás
O verde-limão representa as fibras que conectam os olhos ao córtex cerebral
TONS DE AZUL
DIREÇÃO: do topo do cérebro para a medula espinhal
O azul-escuro representa, grosso modo, as fibras que vão do córtex até a medula.
22 2.10 Da linguagem ao conectoma
As principais descobertas da neurociência moderna
Fonte: blog.cienciasecognicao.org
3 CONHECIMENTOS ACERCA DO ASSUNTO
3.1 Neuroplasticidade
O caso relato a história de uma garota onde o hemisfério cerebral esquerdo não se desenvolveu então, o direito assumiu todas as funções. Segundo Cosenza, o cérebro que se desenvolveu de forma diferente por fatores genéticos ou que sofreu modificações devido a condições da gestação apresentará comportamentos diferentes e necessitará de estratégias pedagógicas distintas durante a aprendizagem. Enfim, há necessidade do investimento em muitos estímulos para que ocorra a neuroplasticidade.
3.2 A química age sobre seu organismo
Cada sentimento está conectado com uma ou mais substâncias químicas e conforme os estímulos aumentamos ou diminuímos a produção deles. Caso você esteja apaixonada, os 3 (serotonina, dopamina e oxitocina) estarão circulando mais fortemente no seu sangue. Se estiver amamentando, ocorre maior produção da oxitocina. E assim por diante.
23 A endorfina (endo=interno e morfina=analgésico) famosa por ser liberada após grande esforço físico, é um neurotransmissor – que auxilia a comunicação no sistema nervoso. Quando estimulada gera uma grande sensação de bem-estar.
Fonte: abrilvip.files.wordpress.com
NEUROLINGUÍSTICA
O médico francês Paul Broca (1824-1880) descobriu que a área do cérebro responsável pela fala fica no hemisfério esquerdo.
O alemão Carl Wernicke (1848-1905) desvendou o efeito que lesões numa região à frente do giro temporal superior têm na compreensão das informações da fala.
DISTRIBUIÇÃO DE FUNÇÕES
O Neurofisiologista inglês Charles Sherrington (1857-1952) estudou a ligação entre o cérebro e a medula espinhal. A partir disso, descobriu a natureza distributiva do cérebro e a sua capacidade de fazer o corpo inteiro funcionar simultaneamente.
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Fonte: encrypted-tbn0.gstatic.com
CONSCIÊNCIA
O neurocientista português António Damásio estudou o papel do lobo frontal na tomada de decisões. O biólogo molecular inglês Francis Crick (1916-2004), um dos descobridores da estrutura do DNA, teorizou que apenas uma parte dos neurônios do cérebro seria responsável pela consciência e que talvez ela não seja inata.
MEMÓRIA
O filósofo americano Erick Kandel elucidou os sistemas químicos da memória de longo prazo.
Fonte: www.cloudcoaching.com.br
25 PLASTICIDADE
O americano Michael M. Merzenich foi pioneiro na pesquisa da plasticidade, ao identificar, que em algumas situações, uma região do cérebro pode assumir as funções antes desempenhada por outra área.
RESSONÂNCIA
O japonês Seiji Ogawa aplicou a tecnologia da ressonância nuclear magnética funcional para visualizar como as regiões do cérebro são ativadas por estímulos internos e externos.
Fonte: agenciagdm.com.br
Pesquisadores descobriram que a região do cérebro excitada quando alguém fala de si mesmo é a mesma ativada por comida e sexo
Dor fantasma
A neurociência teria como explicar como pode um membro ausente trazer tanta dor?
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Fonte: www.innovia.com.br
Você já ouviu falar sobre membro fantasma? Existem relatos desde o século XVI, deste fenômeno, trata-se da percepção continuada que algumas pessoas têm de seus membros que foram amputados. Embora estes membros não estejam mais ligados ao corpo, parecem que ainda estão. Por exemplo, alguém pode perder um braço, perna, pé, seio, mão, dedos e até órgãos internos e continuar a senti-lo. Às vezes, além de ter a sensação da existência deste membro, a pessoa ainda sente dores mesmo que ele não existe mais! Possivelmente o cérebro não processou a perda dele, e continua vendo-o como uma realidade existente.
Depois de uma amputação, alguns pacientes podem ainda sentir o membro ausente como uma sensação fantasma (formigamento, quente ou frio, dormência ...) ou dor fantasma (facada, tiro, ardor, dores ...), sendo que no caso da dor, ocorre em 50 a 80% das pessoas amputadas. Estes sentimentos são na sua maioria transitória, mas pode ser torturante. Essa dor é difícil de controlar, mas pode diminuir com o tempo, entretanto, ela pode comprometer a vida de uma pessoa tanto física como psicossocial.
Dor fantasma é neuropática: é uma dor crônica resultante de lesão no sistema nervoso. Como tal, é muito difícil de tratar. Ela representa um verdadeiro desafio médico, pois cada paciente deve ser analisando individualmente. Lent (2009) enfatiza que “suas manifestações podem variar desde um calor prazeroso até uma intensa coceira que não tem solução... porque não há o que coçar. ” Por exemplo, na ausência de nervos periféricos, alguns sinais de dor não são inibidos e, portanto, são continuamente transmitidas ao cérebro através dos neurónios da espinal medula.
Além disso, a nível cerebral, vários estudos, foram realizados pelo médico Vilayanur
27 Ramachandran e mostraram que numa amputação as áreas cerebrais ativadas eram as que anteriormente representavam o membro ausente. Ramachandran e seus colaboradores constataram que a amputação não fez desaparecer as áreas cerebrais correspondentes, mas que essas áreas passaram a receber informação de outras partes do corpo. Pois nosso cérebro é cheio de mapas de localizações.
Para testar sua teoria, Ramachandran criou uma "caixa espelho" - um aparato que cria a ilusão visual de duas mãos para pessoas que na realidade só têm uma.
Colocando os braços do amputado nos dois lados de um espelho - com o membro amputado ficando no lado não reflexivo da caixa - o paciente vê o reflexo de sua mão normal superposta no local onde deveria estar sua mão que não existe.
Os voluntários viram sua mão normal sendo espetada e relataram uma sensação real de que a mão faltante estava sendo espetada. Em outro experimento, quando eles viram a mão de outra pessoa sendo tocada, eles começaram a experimentar a sensação de toque em sua mão faltante.
Ramachandran afirma haver uma espécie de “plasticidade neuronal”,
“plasticidade cortical” ou ainda “plasticidade neural” no cérebro, de modo que este pode se readaptar às mudanças sofridas pela imagem do próprio corpo, dado a maleabilidade que o cérebro possui em se reorganizar. Essa tese é defendida por outros autores, os quais afirmam que a representação cortical do membro sofre alteração após a amputação de modo que o cérebro aprende a lidar com a nova imagem do corpo devido a uma reorganização da rede neuronal.
Quando alguém perde uma perna, uma mão ou um braço, as mensagens do córtex motor na parte frontal do cérebro continuam a enviar sinais para os músculos do membro ausente. Posteriormente, uma parte do cérebro que controla os movimentos “não sabe” que o membro se foi. Muito provavelmente esses comandos do movimento são simultaneamente monitorados pelos lobos parietais que afetam a imagem do corpo. Em pessoas normais, mensagens do lobo frontal são enviadas em conjunto ou através do cerebelo para o lobo parietal, que monitora os comandos e simultaneamente recebem o feedback do membro sobre a sua posição e velocidade do movimento. No caso do membro ausente, não há feedback do membro fantasma, é claro, mas a monitoração dos comandos motores pode continuar a ocorrer no lobo parietal, e assim o paciente tem a vívida sensação de movimento do membro fantasma (Ramachandran).
28 É importante que se diga que o cérebro demora a reconhecer que houve a perda de uma parte do corpo, e na tentativa de se readaptar, passa a organizar uma nova imagem corporal (Ramachandran)
3.3 O que é sinestesia?
O cinema nos convence de que o diálogo vem da boca dos atores em vez dos alto-falantes espalhados pela sala. Na dança, os ritmos do corpo imitam ritmos sonoros cineticamente e visualmente, parecendo ser uma só coisa...
Conforme o filósofo David Chalmers, dentro da neurociência o estudo do cérebro tem ajudado a superar alguns estigmas que nos foram apresentados por mais de séculos. No decorrer da história existem diversas situações em que pessoas não tinham explicações para fatos ocorridos com elas.
Um exemplo típico disso seria o caso dos sinestetas. Já ouviu falar?
Dê uma olhada na imagem... consegue encontrar algum triângulo nela?
Fonte: www.icb.ufrj.br
Agora olhe novamente, porém observe à direita a maneira que os sinestetas visualizariam esta imagem...
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Fonte: www.icb.ufrj.br
Os números "2" formam o triângulo
Sinestesia é uma condição na qual um sentido (por exemplo, da audição) é simultaneamente percebido como se por um ou mais sentidos complementares, tais como visão. Outra forma de sinestesia junta objetos como letras, formas, números ou nomes de pessoas com uma percepção sensorial, tais como cor, cheiro ou sabor. A palavra sinestesia vem de duas palavras gregas, syn (junto) e aisthesis (percepção).
Portanto, a sinestesia, literalmente, significa "percepções unidas."
Por exemplo, se pensarmos na palavra banana, o mais comum é lembrarmos da imagem da banana, sinestetas podem além da imagem da banana, ver a palavra banana escrita na cor amarela, projetada à frente de seus olhos, podem sentir o gosto da banana, o cheiro da banana, tudo isso em frações de segundos.
Fonte: www.geekonomics.com.br
30 Também é comum perceberem o alfabeto e os números com cores diferenciadas, sendo que no caso da banana, a escrita também poderia aparecer para eles desta forma...
Fonte: centrosuzukiindaiatuba.com
A sinestesia pode envolver qualquer um dos sentidos. Há sinestetas que ouvem sons em resposta a cheiro, cheiro em resposta ao toque, ou que sentem algo em resposta a visão. Há algumas pessoas que possuem a sinestesia que envolve três ou até mais sentidos, mas isso é extremamente raro. Segundo Grossenbacker, a visão de um sinesteta normalmente são percebidas fora do corpo. “As cores e os movimentos se formam em uma espécie de tela virtual, localizada a cerca de meio metro de distância dos olhos”
Percepções sinestésicas são específicas em cada pessoa. Diferentes pessoas com sinestesia quase sempre discordam em suas percepções.
Segundo o neurologista Richard Cytowic, longe de ser raro, a sinestesia é comum – um em cada 23 indivíduos tem algum tipo de sinestesia. Mentes que funcionam de maneira diferente não são tão estranhas assim. Por exemplo, muitos artistas, poetas e romancistas têm a capacidade de vincular ideias aparentemente não relacionadas entre si, como se fosse uma metáfora.
Para Herculano-Houzel existem alguns tópicos importantes em relação a sinestesia:
1) sinestesia não é doença (pois não diminui a qualidade de vida), e sim uma variação da maneira como o cérebro processa sinais dos sentidos;
31 2) a sinestesia é herdada geneticamente, e, portanto, muito mais comum em famílias que já têm um ou mais sinestetas;
3) não tem tratamento (e por que teria, ou por que deveria ter, se é apenas uma maneira de processar estímulos? O que percebemos como sons, afinal, não são uma propriedade do estímulo que chega às orelhas, e sim de como o cérebro processa esse estímulo);
4) não é simples associação, memória, nem "modo de dizer", como algumas pessoas acham um som "macio" ou um aroma "pungente": é a capacidade que algumas pessoas têm de processar um estímulo como se fosse - SEMPRE - dois ou mais ao mesmo tempo.
A quantidade de progressos em relação às pesquisas sobre sinestesia nos últimos anos tem aumentado. O futuro está repleto de possibilidades para mais descobertas. A revelação de algumas pessoas famosas que ditas sinestésicas, tais como os cientistas Nikola Tesla e Richard Feynman e a aceitação desta condição por parte da ciência, abrem caminho para que mais pessoas venham a falar sobre isso e talvez algumas se descubram sinestésicas e venham contribuir para pesquisas relacionadas a este enfoque.
3.4 Aprendizagem Automática
Download de aulas para o cérebro pode soar como ficção científica, mas, segundo alguns pesquisadores, a tecnologia que ativa padrões neurais em breve poderá nos ajudar e a prática poderá ser adquirida durante o sono.
Fonte: www.psicocast.com.br
32 Em uma cena bem conhecido da Matrix, Neo (interpretado por Keanu Reeves) encontra-se na cadeira de uma dentista, coberto com tiras de alta tecnologia sobre uma variedade de eletrodos, então, “baixa” uma série de programas de treinamento de artes marciais em seu cérebro. A informação é transferida através do córtex visual.
Depois, ele pisca os olhos e fala: "Sei kung fu!"
A “aprendizagem automática” é um sonho antigo da subcultura Cyberpunk (A palavra “Cyberpunk” vem, não surpreendentemente, de uma junção dos termos
“cibernética” e “punk”), e a maioria das pessoas pensava que permaneceriam neste reino ficcional por mais algum longo tempo. No entanto, graças a pesquisas recentes, aquilo que tinha sido considerado “ficção científica” em breve pode tornar-se um “fato na ciência”. Uma pesquisa recente da Universidade Brown, nos EUA, liderada pelo neurocientista Takeo Watanabe, está demonstrando que a ficção científica pode se tornar fato científico. Suas descobertas revelam que é possível atingir os padrões de ondas cerebrais de especialistas como atletas e músicos, e depois para induzir esses padrões no cérebro de um sujeito passivo, através de estímulos visuais. O resultado:
os participantes melhoraram o desempenho de uma tarefa.
"Visualmente, os adultos, possuem muita plasticidade para permitir a aprendizagem da percepção visual", disse o pesquisador.
Para entender o avanço de Watanabe, é preciso conhecer um pouco sobre o sistema visual. Vinte anos atrás, o neurobiólogo israelense Dov Sagi descobriu que com treinamento intensivo em determinadas tarefas visuais, tais como orientação de destino (a capacidade de olhar para um ponto na parede, olhar para longe, em seguida, olhar para trás, local exato do ponto de), pessoas muito mais velhas podem melhorar seu desempenho nessas tarefas. O "aprendizado perceptual" estudado por Sagi, em 1994 derrubou o conceito do sistema de visão rígida. A aprendizagem não se manifesta, de repente, como aconteceu com Neo. Mas em 2011, Watanabe imaginou a possibilidade de treinar o sistema de visão, sem o conhecimento do indivíduo e sem o uso de estímulos. Como isso?
Da seguinte maneira: um grupo de participantes tiveram seus cérebros escaneados por uma Máquina de Ressonância Magnética Funcional (fMRI) enquanto olhavam fixamente para uma tela de computador. Nela havia uma imagem simples, composta por uma série de linhas diagonais. Simplesmente analisando essas linhas,
33 um padrão de ativação muito específico foi produzido no córtex visual, codificado e armazenado pela FMRI.
No dia seguinte, ocorreu a segunda parte da pesquisa. Indivíduos olharam novamente para uma tela de computador enquanto seus cérebros eram digitalizados por Ressonância Magnética. Agora, em vez de linhas, a imagem tinha um pequeno disco. O objetivo dos participantes era fazer com que o disco ficasse maior, porém mentalmente – os cientistas não disseram a eles como aumentar o disco. Portanto, a solução estava longe de ser óbvia. A única maneira de aumentar o tamanho do disco era fazer com que o cérebro produzisse um padrão, o mesmo gerado quando eles olharam fixamente para as linhas diagonais no dia anterior.
Fonte: cabecadigitalmarketing.com.br
Muitos podem achar a tarefa impossível, mas na verdade não foi. Tentando solucionar um problema aparentemente insolúvel, o nosso cérebro automaticamente repete padrões de percepção recentemente adquiridos, no caso dos participantes da pesquisa, incluíam o padrão produzido por essas linhas diagonais observadas.
Quando o cérebro deles processou este padrão, o disco começou a se expandir sem a necessidade de treinamento. "Quanto mais semelhante o padrão de ativação cerebral era", diz Watanabe, "quanto maior o disco se tornou."
A partir deste ponto, as coisas ficam ainda mais interessantes. O primeiro padrão de ativação consistia apenas em informação sem sentido. Mas, de maneira hipotética, isso não precisa funcionar desta forma. Teoricamente, se a sequência produzida ao olhar para essas primeiras linhas realmente continha informações significativas – como uma série de treinamentos de kung fu, por exemplo –, então o
34 indivíduo automaticamente repetiu esse padrão, praticando cada vez que o cérebro tentou ampliar o disco.
Entretanto, a técnica ao estilo de Matrix, onde o conhecimento é baixado diretamente no cérebro, exigirá muito mais do que apenas gravar e reproduzir padrões de ativação do córtex visual. A ciência ainda não sabe dizer se este tipo de fenômeno surge também em áreas como o córtex motor ou córtex auditivo do cérebro, que viria a ser útil no domínio de habilidades físicas ou linguísticas.
Watanabe pensa que futuramente este método pode ser utilizado para curar a depressão. "Eu acho que nós poderíamos facilmente treinar pessoas para ser feliz", diz ele. "Basta mostrar fotos de bebês e gatinhos e outras imagens conhecidas para elevar o humor, gravar e usar esse padrão como o gatilho para o “alargamento do disco”. Então, quando os assuntos executar esta tarefa, eles estariam se tornando feliz também. "Eu acho que nós poderíamos usar a técnica para apagar memórias, como a remoção de 12 meses de vida de uma pessoa”, diz Watanabe. Dessa forma, quando o sinal é dado, o assunto seria lembrar a memória implantada ao invés da memória do real.1
3.5 Epigenética
Fonte: i2.wp.com/institutobazzi.com
1 Fonte: Discovermagazine
35 A ideia de que o ambiente pode alterar nossa herança celular não é nova e tem nome: epigenética. Ela é um campo da biologia que estuda interações causais entre genes e seus produtos que são responsáveis pela produção de fenótipo. Ela investiga a informação contida no DNA, a qual é transmitida na divisão celular, mas que não constitui parte da sequência do DNA. A epigenética trata de modificações no DNA que sinalizam aos genes se eles devem se expressar ou não. Esses marcadores não chegam a alterar nossa genética, mas deixam uma marca permanente ao ditar o destino do gene: se um gene não se expressa, é como se ele não existisse.
Enquanto a genética está associada à sequência do DNA, o termo epigenética refere-se às informações reversíveis que são introduzidas nos cromossomos e replicadas estavelmente durante as divisões celulares, mas que não modificam as sequências de nucleotídeos e dessa forma alteram o fenótipo sem mudar o genótipo (KENDREW, 1994). Mais recentemente, a epigenética foi definida como o estudo de processos que produzem um fenótipo herdável, mas que não dependem estritamente da sequência de DNA (LIEB et al., 2006). Este termo (epigenética) deriva do prefixo grego epi, que significa literalmente "on" ou "acima", e assim define o que está ocorrendo no suporte físico dos genes, a cromatina. (A cromatina é uma estrutura presente em todas as células que possuem núcleo. Na cromatina se encontra o DNA – a sede da informação genética – em um complexo com proteínas que inclui as histonas, as proteínas não histônicas e, possivelmente, pequenos RNAs. Quando uma célula não está se dividindo, chamamos esse conjunto de cromatina. Quando a célula está se dividindo, chamamos esse conteúdo de cromossomos)
Em um artigo publicado pela Veja, em 12.12.2012, Carvalho, traz a seguinte explicação para a epigenética: Epigenética — Imagine o material genético humano como um manual de instruções. Os genes formariam o conteúdo do livro, enquanto as epimarcas ditariam como esse texto deveria ser lido. "A epigenética altera e regula a forma como os genes se expressam", explica a geneticista Mayana Zatz, do departamento de Genética e Biologia Evolutiva da Universidade de São Paulo (USP).
É por meio dos comandos epigenéticos, por exemplo, que o pâncreas fabrica apenas insulina, apesar de as células nesse órgão terem genes para a produção de muitos outros hormônios. Acreditava-se que os traços da epigenética não eram hereditários, sendo apagados e recriados a cada passagem de geração. Como pesquisas nas últimas décadas mostraram que uma fração de epimarcas é, sim, passada de pais
36 para filhos, Friberg, Rice e Gavrilets julgaram ter encontrado a peça que faltava para montar o quebra-cabeça.
3.6 Mas o que é um fenótipo herdável?
Para entender esse fato se faz necessário lembrar que o genótipo = o padrão de genes herdados (o mapa genético) e fenótipo = as características observáveis do indivíduo. Osgenes são transmitidos dos pais para os filhos de acordo com relações complexas que incluem o padrão dominante-recessivo, herança poligênica, imprinting genético, herança mitocondrial e herança multifatorial.
Em 1905, o geneticista britânico, Wiliam Bateson (1861-1926) cunhou o termo da genética como o termo relacionado à hereditariedade e variação dos organismos, baseado nos trabalhos de Gregor Mendel (1822-1884). Três décadas depois (1942), o geneticista, biólogo e filósofo Conrad Hal Waddington (1905-1975) definiu
"epigenética" como "o ramo da biologia que estuda as interações causais entre genes e seus produtos, que trazem o fenótipo a ser". Quando Waddington cunhou o termo paisagem epigenética (“epigenetic landscape”), a natureza física dos genes e seu papel na hereditariedade não eram conhecidos, ele usou-a como uns modelos conceituais de como os genes podem interagir com o ambiente para produzir um fenótipo. E demonstrou que as ideias de herança apresentadas por Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829) poderiam, pelo menos em princípio, ocorrer. Todas estas teorias foram fundamentadas nos estudos de Lamarck sobre assimilação de caracteres adquiridos por informação ambiental.
3.7 Epigenética pode ser a chave para muitas doenças humanas
Além da formação do comportamento, a epigenética também pode estar envolvido em doenças cerebrais e desordens. Um exemplo é a síndrome de Rett, uma doença genética que afeta quase exclusivamente as jovens e, atualmente, não tem cura. Em seus estágios iniciais, a síndrome de Rett provoca comportamentos semelhantes ao autismo, porém em fases posteriores, as meninas com síndrome de Rett podem perdem a capacidade de falar ou controlar o movimento.
37 A pesquisa mostrou a síndrome de Rett foi causada por uma mutação no gene MECP2. A proteína MeCP2 se liga e desliga genes com marcas epigenéticas. Sem função MeCP2 adequada, alguns genes ficar fora de sincronia. Ao identificar e manipular outras proteínas que desempenham funções semelhantes às MeCP2, os pesquisadores esperam que um dia melhorar as opções de tratamento para a síndrome de Rett.
Investigação em curso é saber que epigenética pode ser um fator chave nas outras doenças cerebrais, como a esquizofrenia, autismo, e doença de Alzheimer, o que indica a importância de identificar padrões epigenéticos por todo o genoma e como elas são alteradas pela doença. Ao contrário de mutações genéticas, as marcas epigenéticas podem ser revertidas. Na verdade, os EUA Food and Drug Administration já aprovou várias drogas que trabalham para melhorar os resultados de saúde, modificando estas marcas.
Como muito do que sabemos agora sobre epigenética, muitas dessas drogas foram inicialmente identificadas por pesquisadores de câncer. Os cientistas do cérebro estão trabalhando para desenvolver drogas mais seguras e eficazes para melhorar a função cognitiva e do comportamento nas pessoas.
3.8 Neurobiologia do cérebro
O conhecimento do cérebro no nível básico é relevante porque os pesquisadores estão paulatinamente desvendando, com muito esforço, os “mistérios”
estruturais e funcionais deste órgão vital. É igualmente relevante, para a área de neuro-cognição, pois há novos “insights” de como crianças e adolescentes, e mesmo na fase de bebês, aprendem (Bradsford et al, 2000; Silberg, 2003). Além disso, se há períodos denominados “críticos” ou “sensíveis” para a aquisição de funções de alto nível, na escala de Benjamin Bloom, se faz urgente averiguar (Bloom, 1956; Bailey et al., 2001; Crowe et al., 2008).
38
Fonte: montessorispace.com
Ademais, é importante para os educadores, visto que de posse deste tipo de conhecimento, poderão descobrir ou adaptar maneiras de enriquecer a experiências escolares, não só de crianças superdotadas e criativas, mas também do estudante mediano, do disléxico, e enfim todos aqueles cuja capacidade não é adequadamente avaliada pelo teste do QI ou outras medidas convencionais (Perkins, 1995). É de fundamental importância saber como a criança aprende para incrementar como lhe é ensinado (Saint-Onge,1999). Faz-se mister, que os pais estejam cientes, que as drogas no período pré-natal e o consumo de bebidas alcoólicas, nutrição maternal e a posterior interação com os recém-natos, possam afetar o cérebro em desenvolvimento (Nathanielsz, 1999).
A sociedade presume que o bebê nasce com uma capacidade intelectual fixa, isto é, alguns com capacidade média e uns poucos com capacidade realçada ou limitada de aprender. Contudo, a evidência neurocientífica aponta, que a formação dos circuitos neuronais, mais importantes, se expandem após o nascimento e dependem das experiências que a criança vivencia (Gopnik et al., 1999). O estudo do desenvolvimento e dos primeiros anos da infância mostra que alguns neurônios
39 aumentam a “arborização” e expandem seus processos regulados por genes contidos nos cromossomas (Greenough, 1991; Slater & Lewis, 2002; Begley, 2007; Carroll et al., 2008). Assim, parte das estruturas mais primitivas do cérebro herdadas evolutivamente de nossos antepassados regula o automatismo do batimento cardíaco, freqüência respiratória e controle da temperatura corporal. Desta feita, algumas áreas do cérebro continuam a se desenvolver rapidamente, em particular, as conexões que respondem aos estímulos nos três primeiros anos de vida (Bruer, 1999). Em suma, a aprendizagem no seu nível mais elementar, é um processo resultante de alterações neuroanatômicas e neuroquímicas, semipermanentes ou permanentes na citoarquitetura cerebral. Por outro lado, a eficiência com a qual o cérebro “aprende”
informação nova ou faz um ajuste na informação prévia, para adequar-se às novas circunstâncias ambientais, depende do grau de engajamento no contexto de aprendizagem em que se encontra o aprendiz (Assmann, 2004; Rose, 2006).
3.9 Altas habilidades e Biologia do Cérebro
O cérebro humano tem seu crescimento e desenvolvimento desde o período pós-natal até, em média, a idade de sete anos e amplia suas ligações sinápticas bem além da segunda década. Desta forma, o córtex de associação pré-frontal, cujas áreas estão envolvidas com o planejamento antecipatório e regulação do comportamento emocional, continuam a se desenvolver até a idade de 20 anos. O cérebro de meninos e meninas, mais inteligentes submetidos ao teste do QI, verificou-se que ele se desenvolve de maneira diferente (James, 2007; Relvas, 2009). O estudo indicou um atraso na maturação e espessura da camada do córtex pré-frontal (função executiva), em amostra de mais de 300 crianças e adolescentes de 6 a 19 anos. Estes estudantes foram avaliados por ressonância magnética funcional (fRMI) e outras técnicas de neuroimagem (Blakemore & Frith, 2005). Constatou-se que o crescimento do córtex pré-frontal é mais lento, só atingindo o tamanho máximo em média em torno dos 11 anos, enquanto o grupo comparativo de QI, mediano, isto já se dá aos 8 anos. O que parece uma deficiência, na realidade é uma vantagem, pois é uma estratégia programada para a formação de conexões (sinapses) múltiplas e mais complexas.
Desta forma aumenta a velocidade do processamento da informação (Le Doux, 2002).
Assim, na puberdade estas crianças de QI mais alto mostram, através de exames,
40 córtex com maior espessura, do que as crianças da mesma faixa etária (Keverne, 2004).
3.10 Características comuns de pensadores com altas habilidades (AH)
A memória e aprendizagem, ou se memória é aprendizagem, é outra preocupação educacional a qual a neurociência, está procurando esclarecer. No seu aspecto mais básico a aprendizagem é o processo para a aquisição da memória.
Porém, processos neurológicos complexos ocorrem para transferir a informação recém obtida e transferi-la para o “banco” de memória de longa duração (consolidação), onde fica armazenada para ser usada de maneira inovadora e imprevisível. De fato, o cérebro possui múltiplos sistemas de memória, distribuídos nas estruturas do cérebro, os quais desempenham papéis específicos (Izquierdo, 2002; Longoni, 2003). Por exemplo, o sistema da memória motora entra em ação para o desenvolvimento de habilidades físicas como o simples andar, prática de exercícios físicos, dança. Por seu turno, o sistema da memória emocional influencia a aprendizagem da música e outros estímulos podem ajudar o educador prescrever ambientes, que conduzam tanto para as crianças ditas “normais” como àquelas que necessitam educação especial. Por sua vez, pensadores com AH, precocemente apresentam realce no padrão de sensibilidade, mais especificamente, musicalidade qual seja, violinistas respondem mais ao som do violino, trompetistas ao trompete.
Observa-se também, realce na memória de curta duração (de trabalho), na eficiência e capacidade de reter detalhes de gravuras, ilustrações, fotos, sons.
4 EVOLUÇÃO DO CÉREBRO E ALTAS HABILIDADES
4.1 O cérebro triádico
Às vezes a pessoa fica frustrada porque não obtém a cooperação, que precisa, dos familiares, amigos, colegas de trabalho da empresa ou escola onde trabalha arduamente das segundas às sextas-feiras. Zanga-se porque eles parecem não aquilatar a importância das coisas, que fazem e parecem agir irracionalmente. Tal
41 comportamento pode ter uma explicação simples: está em franca atividade o “cérebro reptiliano”.
A teoria do “cérebro triádico”, idealizada por Paul MacLean, postula, que evolutivamente, o ser humano possui “três cérebros”, formados por camadas sobrepostas, ou seja, algo no formato, contemporaneamente, pode-se dizer “três em um”. Esta teoria talvez possa explicar, em parte, nosso comportamento e daqueles que nos cercam nos locais de trabalho e no ambiente em geral, inclusive o educacional (Lambert, 2003).
Fonte: abrilsuperinteressante.files.wordpress.com
4.2 O cérebro reptiliano
Durante o desenvolvimento embrionário do feto, no interior do útero materno, observa-se uma repetição dos “passos” evolucionistas pelo que passou o cérebro dos vertebrados na trajetória rumo a maior complexidade observada notadamente nos primatas. A parte mais básica é o tronco cerebral (Karp & Berrill, 1981). Este emaranhado de circuitos neurais é considerado pela teoria de P. MacLean, como sendo o cérebro reptiliano. É avaliado como muito primitivo na sua estruturação da circuitaria neuronal, um resquício de nosso passado evolutivo pré-histórico. Responde prontamente aos estímulos com resposta adequada, não sofisticada. O cérebro regula as funções do corpo, reações que asseguraram e continuam a fazê-lo para nossa sobrevivência. É extremamente útil para reações rápidas, sem pensar muito. O cérebro reptiliano centra-se em ações de quando o indivíduo está em perigo, quer se
“safar” logo, sem muitas delongas!
42 Naquele mundo primevo da sobrevivência do mais apto ou mais sagaz, essa porção do cérebro canalizava ações de como obter comida e não ser “alimento” de predador eventual, enfrentar oponente, ou parlamentar, ou dependendo fugir. Esta porção do cérebro é mais movida pelo “medo/temor” e assume o controle do que fazer, quando a pessoa se sente ameaçada (real ou imaginariamente) ou quando percebe a sensação iminente de morte. Com o passar do tempo evolutivo, uma camada de neurônios de características “olfatórias” sobrepôs-se à estrutura do cérebro primitivo.
A capacidade expandida do sensorial olfatório, baseada em feromonas nos organismos mais simples, melhorou a possibilidade de sobrevivência do indivíduo. O animal aprendeu a discriminar alimento comestível do tóxico, avaliar melhor presa de predador, e consequentemente a tomada de decisão frente a situações, do que comer ou evitar (Cartwright, 2001).
4.3 O cérebro “felino”
Gradualmente o “cérebro olfatório” tornou-se o âmago para outra sobreposição de camadas de células neuronais à medida que o indivíduo interagia com o meio. Esta nova projeção cresceu no formato de “anel” ao redor do tronco cerebral, e passou a ser chamada de “sistema límbico”. No decorrer do tempo essa estrutura neural evoluiu progressivamente, lançando conexões para o hipocampo primitivo. Houve um refinamento nos processos de aprendizagem & memória em certos mamíferos e primatas. O alimento deixou de ser meramente saudável ou tóxico e passou a ser discriminado como “bom” ou “ruim”, com repercussões até os dias atuais. Este cérebro olfatório primitivo tornou-se a base rudimentar, que originou posteriormente o neocórtex e as divisões pré-frontais. Com o crescimento das ramificações, o sistema límbico passa a ser a fonte do “prazer” das “emoções & sentimentos” afetando o humor e as funções orgânicas do indivíduo, como um todo (LeDoux, 2000; Newman & Harris, 2009).
43 4.4 O neocortex
Fonte: ericarubio.com.br
É a parte mais evoluída do cérebro triuno, a “lâmina pensante” o cérebro do Homo sapiens, sapiens mostra substancial crescimento e complexidade no sistema de colunas e arranjos dos neurônios e glia em termos evolutivos relativamente recentes. Consiste em grande medida, de camada fina de neurônios do neocortex, que “envelopa” as estruturas abaixo (Allman, 2000). Permite-nos particularmente pela ativação da porção do córtex pré-frontal, o planejamento de longo prazo, tomada de ações estratégicas, a função executiva.
O neocortex é o “oceano do pensamento” (raciocínio), compreensão, arte e imaginação. Junta sutileza e elegância à vida emocional. O desejo e o prazer sexual são maquinados no sistema límbico, mas é o neocortex, entretanto, que gera a afeição maternal, o que não se observa em vertebrados inferiores. É esse liame, de mútua proteção entre pais e filhos, que assegura os cuidados da prole durante o período da longa infância nos primatas em geral, mas mais particularmente no caso humano.
Como já enfatizado, o cérebro reptiliano primitivo está intimamente relacionado com as funções instintivas básicas. Embora o neocortex seja voltado para a ação racional, por exemplo, o pensamento, o sistema límbico pode rapidamente assumir o comando em situações de emergência (Kandel et al., 2003). Em situações de perigo o que o organismo deseja é resposta imediata, age o instinto de sobrevivência, e não longas deliberações filosóficas!
