A dinâmica do funcionamento cerebral


A velha imagem de funcionamento cerebral fundamental estático, segundo a qual áreas específicas do cérebro seriam responsáveis por determinados aspectos do processamento cognitivo, começa a ser substituída por uma visão bastante mais dinâmica

Neurociência - Revista Viver - por Prof. Dr. Cláudio L. N. Guimarães dos Santos

A inexistência de tecnologias eficazes e não-invasivas capazes de permitir o estudo, em tempo real, do funcionamento cerebral, em indivíduos normais ou patológicos, durante a execução de tarefas cognitivas, foi, durante muito tempo, um dos principais fatores responsáveis pela perpetuação da concepção segundo a qual tal funcionamento seria, essencialmente, uma entidade estática e pouco plástica. Felizmente, com o advento das modernas tecnologias de neuroimagem dinâmica como o PET, o SPECT, a ressonância magnética funcional, a eletroencefalografia de alta-resolução e a magnetoencefalografia, essa concepção teórica começa a ser corrigida.

  1. O que são PET e SPECT?

    Tanto o PET ou tomografia por emissão de pósitrons, como o SPECT ou tomografia por emissão de fóton único são tecnologias de neuroimagem dinâmica que se valem de marcadores radioativos e através das quais podem ser obtidas medidas indiretas do nível de ativação funcional de determinadas regiões cerebrais.

    Dessas medidas, a principal é a avaliação das variações regionais do fluxo sangüíneo cerebral: quanto maior for o fluxo sangüíneo de determinada região cerebral, maior será o seu nível de ativação funcional.

    O grande problema dessas duas tecnologias é a sua baixa resolução temporal, ou seja, elas são incapazes de medir eventos cerebrais que aconteçam em janelas de tempo menores do que o minuto, um tempo muito grande quando comparado com a janela de tempo do milissegundo, na qual se dão os eventos cerebrais.

    Recentemente, foram desenvolvidas uma série de outras tecnologias, tais como a ressonância magnética funcional, a magnetoencefalografia e a eletroencefalografia de alta resolução, com as quais podem ser obtidos níveis de resolução tanto temporal quanto espacial bastante adequados.

    Especificamente no que se refere à eletroencefalografia de alta resolução, é interessante mencionar que nós disporemos aqui em São Paulo.

    Já no segundo semestre deste ano, de um Setor de Eletroencefalografia de Alta Resolução que será coordenado por mim e pelo Prof. Dr. Luís F. H. Basile. Esse Setor fará parte do Laboratório de Neurociências - LIM27 do Departamento de Psiquiatria da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo.

Com o intuito de ilustrar essa nova maneira de encarar a anatomia funcional do cérebro, apresentarei, a seguir, dois exemplos bastante característicos da nova tendência da pesquisa neurobiológica. Seus resultados não parecem deixar dúvidas quanto ao caráter fundamentalmente dinâmico do funcionamento cerebral subjacente ao processamento cognitivo na espécie humana.

O primeiro desses exemplos diz respeito a um trabalho, realizado no final dos anos 80, por um grupo de importantes pesquisadores norte-americanos que inclui Michael Posner, Marcus Raichle e Steve Petersen.

Através da utilização do PET, estes autores estudaram as variações do nível de atividade cerebral em sujeitos normais, todos estudantes da Universidade de Washington, durante a execução de uma tarefa de geração de verbos a partir de substantivos. Por exemplo, em resposta à apresentação da palavra "martelo", o sujeito testado deveria dizer "bater" ou "martelar", frente à palavra "faca", o sujeito deveria dizer "cortar", e assim por diante.

  • Padrões distintos

    Um primeiro resultado importante obtido com esse experimento diz respeito ao conjunto de áreas cerebrais que foram distintivamente ativadas durante a execução da referida tarefa cognitiva. Além da ativação de regiões cerebrais tradicionalmente associadas ao processamento de linguagem, tais como as áreas de Wernicke e de Broca, localizadas, respectivamente, no lobo frontal e no lobo temporal, ambos no hemisfério esquerdo, esses pesquisadores puderam também demonstrar a ativação seletiva de estruturas tais como a porção anterior do giro cíngulo e o cerebelo direito, cujo envolvimento no processamento da linguagem não havia sido previsto nos modelos teóricos tradicionais.

    Contudo, o resultado mais interessante desse trabalho diz respeito à constatação da existência de dois padrões distintos de ativação cerebral para um mesmo sujeito e para uma mesma tarefa cognitiva. Cada um desses padrões está associado a um grau distinto de proficiência na execução da referida tarefa cognitiva.

    Assim é que esses pesquisadores observaram que sujeitos inexperientes na execução da tarefa de geração de verbos a partir de substantivos apresentavam uma ativação cerebral extensa, envolvendo, tal como já vimos, o córtex frontal esquerdo (incluindo a área de Broca), o córtex temporal esquerdo (incluindo a área de Wernicke), a porção anterior do giro cíngulo e o hemisfério cerebelar direito.

    Todavia, na medida em que tais sujeitos se tornavam proficientes na tarefa de gerar verbos a partir de substantivos, toda aquela extensa ativação cerebral parecia ser substituída por uma ativação muito mais restrita e localizada, desta feita, no córtex insular de ambos os hemisférios cerebrais.

    A meu ver, esse resultado indica, de modo bastante contundente, que os mecanismos cerebrais relacionados às diversas funções cognitivas parecem estar organizados de uma maneira muito mais complexa do que até então era suposto pela maioria dos modelos teóricos desenvolvidos para das conta de tais mecanismos. De fato, fica bastante evidente, a partir dos resultados apresentados, que diversos subsistemas cerebrais podem estar subjacentes a uma mesma função cognitiva e que o acionamento de um ou de outro desses subsistemas parece estar na dependência de fatores tais como o grau de proficiência do indivíduo para aquela função que está sendo investigada.

  • Compreensão e memorização

    O segundo desses exemplos refere-se a um trabalho que realizei, em colaboração com Jean-Luc Nespoulous e Pierre Celsis, durante o meu doutorado, na Universidade de Toulouse-Le Mirail e na Unidade INSERM-230, ambas situadas em Toulouse (França), na transição dos anos 80 para os 90.

    O objetivo principal de meu trabalho era investigar, com auxílio do SPECT, os mecanismos neurobiológicos subjacentes à compreensão e à memorização, por sujeitos normais, de textos de diferentes tipos (narrativo, argumentativo, descritivo) que lhes eram apresentados por via auditiva.

    Apresento, a seguir, os principais resultados que puderam ser obtidos nessa pesquisa:

    Os mecanismos responsáveis pelo processo de compreensão e memorização dos textos narrativos e argumentativos parecem sofrer um processo de deterioração com o envelhecimento; quanto mais idoso o indivíduo, pior o seu desempenho em tarefas de compreensão/memorização desses dois tipos de texto.

    As seguintes áreas do córtex cerebral parecem estar envolvidas no processo de compreensão e memorização de textos: (I) córtex frontal direito e esquerdo (medial e lateral); (II) córtex da junção têmporo-parieto-occipital direita e esquerda.

    O processo de compreensão e memorização de textos argumentativos e que tenham conteúdo semântico abstrato parece ser responsável por um maior aumento do fluxo sangüíneo cerebral regional (ou, seja, parece ser responsável por uma maior ativação cortical) do que o processo de compreensão de textos narrativos que tenham conteúdo semântico concreto.

  • Ativação cortical

    Frente a um mesmo tipo de texto a ser processado, os indivíduos parecem distribuir-se num continuum. Numa de suas extremidades estariam aqueles indivíduos (indivíduos do tipo I) que, durante o processo de compreensão/memorização do referido texto, apresentariam um bom desempenho associado a um discreto nível de ativação cortical. Dentro de certos limites, poderíamos fazer uma analogia entre os indivíduos do tipo I e um motor de automóvel bem regulado (com moderada aceleração, o motor apresenta um bom desempenho) e entre os indivíduos do tipo II e um motor de automóvel mal regulado (mesmo com muita aceleração, o motor não consegue sequer um desempenho razoável).

    Os mecanismos neurobiológicos subjacentes ao processo de compreensão e memorização de textos parecem ter uma representação cortical assimétrica. Indivíduos destros teriam uma representação cortical desses mecanismos predominantemente em hemisfério cerebral esquerdo, enquanto que indivíduos não-destros (canhotos e ambidestros) teriam uma representação cortical desses mecanismos predominantemente em hemisfério cerebral direito.

    Novamente, à semelhança dos resultados obtidos no trabalho de Posner, Reichle e Petersen, acima apresentados, os nossos dados também parecem indicar que a organização dos sistemas cerebrais subjacentes às diversas funções cognitivas é bastante complexa, apresentando-se, geralmente, constituída de diferentes subsistemas cuja ativação seletiva parece estar na dependência de variáveis tais como a idade, o nível educacional, o grau de proficiência em determinada atividade mental, a lateralidade manual, e outras que, até bem pouco tempo, não eram levadas em conta pela pesquisa teórica e experimental realizada no âmbito da Neurociência Cognitiva.

    Para saber mais:

    1 Guimarães dos Santos, C.L.N. & Nespoulous, J.-L. (1993). Narrative discourse processing in normal aging: A neuropsychological and comparative study.In H.H. Brownell & Y. Joanette (Eds.), Narrative discourse in neurologically impaired and normal aging adults. San Diego: Singular Publishing Group.
    2 Posner, M. I. & Raichle, M.E. (1994). Images of Mind. New York: Scientific American Library.
    • Leitura Dinâmica e Memorização

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