O Cérebro

19-10-2013 19:08

 

 

    Nos três artigos anteriores falei-vos sobre os sentidos que dispomos para adquirir informação do mundo exterior. Primeiro falei-vos da visão, em seguida da audição e, por fim, do olfacto, paladar e tacto. Todos estes sentidos “transformam” a informação recebida em impulsos eléctricos que são enviados através do sistema nervoso para o cérebro.

 

    A grande questão é então: Como é que o cérebro funciona?

 

    Infelizmente para vós (mas felizmente para mim, que tenho a oportunidade de investigar o assunto :) ), a resposta não é conhecida e como tal não a irei dar, claro. Sendo assim, apenas irei expor alguns dos conhecimentos já adquiridos, partindo de uma abordagem bottom-up, isto é, reducionista (muito popular principalmente em Física, a qual tenta simplificar ao máximo o problema, para que se comece do mais fácil, com o intuito de chegar ao mais complicado, e, caso seja possível, ao caso real). Sendo assim, comece-se por responder a questões mais fáceis:

 

    De que é feito o cérebro?

 

    O cérebro é constituído por umas células chamadas neurónios, que são células altamente especializadas na recepção e envio de sinais electroquímicos. Existem cerca de cem mil milhões (um 1 seguido de 11 zeros: 100.000.000.000) de neurónios no cérebro humano, em que cada um desses neurónios está ligado a outros dez mil neurónios (o que perfaz a quantidade de cerca 1 seguido de 15 zeros no que toca a números de ligações entre neurónios em todo o cérebro; estas ligações são chamadas de sinapses). Cada neurónio é composto por três partes principais: soma (parte central da célula), dendritos (parte da célula capaz de receber sinais de outras), e axónio (canal por onde saem sinais da célula; este canal pode ser bastante longo, podendo percorrer grande parte do cérebro, enquanto que os dendritos são “locais”). Notar a particularidade: um neurónio pode receber muitos sinais em simultâneo de outros neurónios, mas envia sinais apenas por um canal – só um sinal (que varia ao longo do tempo). As sinapses encontram-se nas conexões que são feitas entre axónios e dendritos de diferentes neurónios (um neurónio nunca se liga a si próprio, no entanto, é possível a existência de loops contendo vários neurónios, isto é, o axónio do neurónio X está ligado a um dendrito do neurónio Y, que por sua vez tem um axónio que está ligado a um dendrito do X).

 

    Representação esquemática de um neurónio (neste esquema são apontados mais alguns pormenores, do que aqueles que refiro no texto; o “corpo” é o “soma”).

 

    Como funcionam os neurónios?

 

    Antes de mais, devo referir que me estou a centrar naquilo que os neurocientistas teóricos crêem que é mais relevante – propositadamente, estou (e vou) a “esquecer” muitas características. A característica fundamental do funcionamento de um neurónio é o facto de ser um “integrador”: durante um dado período de tempo, um neurónio recebe sinais electroquímicos dos seus vizinhos; se o somatório de todos esses sinais ultrapassar um dado valor limiar de potencial é gerado aquilo que se chama um potencial de acção, isto é, um pico de tensão (ou vários picos) é enviado pelo neurónio através do seu axónio (nota, o conceito de “integrador” vem desse tal “somatório” – para quem sabe um pouco de matemática: um integral não é mais que um somatório “contínuo”). Estes potenciais de acção são considerados de extrema importância no processamento dos neurónios, uma vez que são os únicos capazes de atravessar os axónios sem sofrerem alterações, são portanto a única forma fiável que os neurónios têm de comunicar entre si. A título de curiosidade poderei informar que estes potenciais de acção são da ordem de 100 mV (milivolt) e que as correntes presentes são de iões de cálcio, sódio, potássio e cloro. Pode definir-se que um neurónio está “activo” se estiver a enviar sinais para o seu vizinho ou “inactivo”, caso contrário. Por outro lado, nem todos os neurónios enviam sinais que provoquem um aumento no tal “somatório” (pode produzir o efeito contrário, digamos que tem uma contribuição “negativa”), que conduza à activação e consequente envio de um (ou mais) potencial de acção do neurónio pós-sináptico (neurónio que se encontra após a sinapse, ou seja, aquele que está a receber esses tais sinais). Não vou entrar em mais pormenores, sob pena de vos maçar – se tiverem questões, perguntem.

 

    Como se faz a “ponte” entre o processamento de neurónios individuais, para o funcionamento do cérebro como um todo?

 

    Essa é uma questão chave em neurociências. Os neurónios não “pensam”! Os neurónios não têm um “plano”! Os neurónios parecem ser simples células que recebem sinais de outros neurónios, e enviam outros sinais para outros neurónios, em função daquilo que receberam – não têm nenhuma “programação” incrível, com múltiplas tarefas simultâneas e complexas! Contudo, do resultado dessa interacção simples entre todos os neurónios provém algo incrivelmente complexo, desde a aprendizagem, à memória, até ao raciocínio! Mesmo que se estude apenas o cérebro de um rato, este continua a ser extremamente complicado, não estando ainda ao nosso alcance a sua compreensão. Aliás, ainda nem se compreende como funciona o sistema neuronal de um pequeno verme de 1 mm de comprimento, Caenorhabditis elegans, que tem sido muito estudado e que tem apenas 302 neurónios, sendo a sua rede de ligações completamente conhecida. Reparem que o cérebro não pode ser comparado a um programa de computador, a começar logo pelo facto de que em programação só é possível definir tarefas se à partida já se souber o input que se irá ter, e de que modo este deve ser compreendido. Ora, no caso de um animal, assim que nasce, o cérebro ainda nem compreende a informação que recebe dos olhos, por exemplo. Os bebés, nos seus primeiros tempos de vida, não conseguem reconhecer os “limites” dos objectos, apenas vêem cores diferentes, com intensidades diferentes – a percepção de que “ali” acaba um objecto e ao lado começa outro é algo que é desenvolvido por cada cérebro de raiz – não vem no código genético tal informação! (Ainda que haja indícios que o cérebro já venha “pré-programado” em algumas tarefas, como seja para reconhecer faces humanas.)

 

    Em suma, à questão só poderei responder que o cérebro recebe estímulos a partir dos sentidos – neurónios recebem sinais directamente do mundo exterior, os quais serão depois “distribuídos” por grandes “populações” de neurónios, que de algum modo irão processar a informação recebida, trocando sinais entre si – isto será reconhecido na nossa “mente” como o percepcionar e consciencializar de algo… (Embora também tenhamos o modo de funcionamento “piloto automático”, em que o nosso corpo reage “instintivamente”, porque o processamento do sinal recebido ainda num estado “não consciente” é reconhecido como sendo de ordem urgente, pelo que o cérebro envia imediatamente ordens para o corpo, sem que tenhamos tempo de “pensar” sobre isso. No entanto, não pensem que isto é tudo “programação genética”, pois ninguém vem com os instintos já completamente pré-fabricados à nascença – têm que ser “desenvolvidos”, tal como a questão de reconhecer os objectos, que antes referi.)

 

    Quais as eventuais consequências de um completo entendimento sobre o funcionamento do cérebro?

 

    Provavelmente a maioria ainda nem é possível prever! Mas começando com os “pés” minimamente na “terra”, a primeira aplicação será na cura de certas doenças mentais (de ordem não psicológica, essas poderão talvez vir mais tarde), como o Alzheimer, Epilepsia e Parkinson (que me lembre, são estas as que estão no topo da lista de doenças com maior probabilidade de virem a ser ultrapassadas pelo conhecimento que se anseia ter). Para que não pensem que sou eu a inventar, já vi cientistas a defenderem que uma das aplicações será a manipulação de memórias – em primeira instância espera-se conseguir remover memórias de pessoas que sofram de traumas (militares, por exemplo). De carácter mais futurista, pode-se conseguir criar uma forma de fazer a ligação entre o mundo da electrónica e o das neurociências, podendo vir a ser possível implantar chips no cérebro, ou ao contrário: “transferir” memórias de cérebros para chips. De um modo ainda mais optimista: o potencial é (quase?) ilimitado!

 


    Tradução: Porquê que se fazem experiências em primatas? “Eles queixam-se menos que as crianças.” (Nota: a inteligência e atenção dos chimpanzés já foi comparada à de pequenas crianças.)

 

    P.S.: Em artigos futuros irei abordar aspectos particulares sobre o funcionamento do cérebro, neles darei mais detalhes. Até lá, poderão colocar aqui as vossas dúvidas.

 

 

Marinho Lopes (colaborador do Ciência com Todos e doutorando em Física na U. de Aveiro) - texto primeiramente publicado no Blog do autor: Sophia of Nature.

 

Ver original em: http://sophiaofnature.wordpress.com/2011/06/07/o-cerebro/

 

Tópico: Comentários

Cérebro

Data: 20-10-2013 | De: Graciete Virgínia Rietsch Monteiro Fernandes

Extraordinário e complexo o nosso cérebro !!!
Fiquei com uma dúvida. Há grupos de neurónios específicos para cada sensação que é captada por esse conjunto até chegar a uma espécie de Central que dá a ordem? Gostei de saber que não se nasce programado e que tudo necessita de aprendizagem. Por isso o estudo e a ciência tanto podem valorizar o ser humano. Uma coisa que me assusta um pouco é a possibilidade de colocar e transferir ideias entre vários seres através de chips. Mas tudo é possível através do enorme avanço da ciência e da tecnologia. Só desejo que não traga as consequências terríveis como a descoberta da dinamite que originou o Prémio Nobel e a utilização da extraordinária fórmula de Einstein E=mc2.

É muito difícil esta matéria, mas fascinante.

Um abraço.

Re:Cérebro

Data: 20-10-2013 | De: Marinho Lopes

É uma boa questão. De facto, existem regiões do cérebro especializadas no processamento da informação obtida através de cada sentido, contudo não se sabe bem como é que é feita a integração da informação nesse "módulo central" que refere, ou se mesmo esse módulo é necessário. Isto está relacionado com um dos problemas fundamentais em neurociências que é chamado de "binding problem", ou seja, o problema de como é que o cérebro liga toda a informação. Na verdade, o que se sabe é que a informação é antes "cortada em pedaços". Por exemplo na visão, as células da retina recebem toda a informação visual, mas depois dividem-na no nervo óptico até ao cortéx visual (que fica na parte de trás do cérebro), onde a cor, por exemplo, é "analisada" num sítio, e as "direcções" presentes no campo visual num outro local diferente. Depois destes sítios, há ligações para outros locais no cérebro, mas não se percebe bem como é que em última instância a imagem visual é "entendida" pelo cérebro. De modo semelhante, no caso do sistema de audição, diferentes frequências sonoras activam diferentes neurónios. No entanto, uma música, por exemplo, tem muitas frequências - como é que o cérebro junta tudo?

Como pode ver, são questões bastante fundamentais e aparentemente "básicas", que mostram bem o enorme desconhecimento que ainda temos sobre como funciona o nosso cérebro. É porém possível que grande parte deste desconhecimento esteja dependente de uma descoberta que pode estar iminente.


Quanto às consequências... Elas poderão ser realmente muito graves. Para mim a minha maior preocupação é quanto à homogeneização da sociedade. Actualmente, as sociedades modernas são já muito homogéneas, onde a Lei, a Moral e a Educação acabam por nos tornar todos muito semelhantes entre nós. Ora, se se conseguir manipular directamente os cérebros das pessoas, essa homogeneização poderá ser muito mais dramática. Isto poderá ser muito grave, pois creio que limitaremos o nosso poder de evolução, bem como a nossa aptidão de adaptação, o que poderá tornar a espécie muito susceptível a uma extinção em massa.
Por outro lado, poderemos estar mesmo a inventar a extinção da espécie por vontade própria, pois uma vez que comecemos a compreender como construir um computador semelhante a um cérebro, então poderá começar-se a imaginar como seria transferirmos a nossa "humanidade" efémera para robôs imortais (supondo que não nos faltasse a manutenção).

É curioso como o evoluir da ciência e tecnologia nos irá fazer repensar sobre questões éticas e morais. (Pois, se por exemplo, e em alternativa aos robôs, se descobrir uma forma de não envelhecer, ter-se-á que decidir quem deve viver, quem deve morrer, quem pode ter filhos... A gestão de recursos terá que nos obrigar a determinar respostas para estas questões.)

De qualquer forma, tudo isto não serão questões para o "nosso tempo", penso eu. Um meteorito (com um raio superior a 10km), por exemplo, poderá resolver todas estas questões por nós.

Abraço.

Re:Re:Cérebro

Data: 21-10-2013 | De: Graciete Virgínia Rietsch Monteiro Fernandes

Obrigada pelo seu comentário.
Assusta-me um pouco o que pode vir a acontecer à espécie humano. Que vamos evoluir e transformar-nos não me oferece muita dúvida. Como, não sei. Mas podemos ser nós próprios a destruir-nos com as barbaridades que cometemos e não precisemos do raio ou do meteorito. Mas, como diz, não é para o nosso tempo, muito menos para o meu.
Um abraço.

NEUROPATIA

Data: 19-10-2013 | De: JUDSON BRANDÃO

GOSTARIA QUE PUBLICASSEM UM ESTUDO SOBRE A POLINEUROPATIA AXONAL MIELINICA TANTO ALCOOLICA COMO A DIABETICA EFEITOS E POSSIBILIDADE DE CURA

Re:NEUROPATIA

Data: 20-10-2013 | De: Marinho Lopes

Eu não o poderei fazer, porque não sou entendido na matéria.
Cumprimentos.

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