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PERSPECTIVAS Treinamento. Além disso, está longe de ser claro como os mecanismos que governam a plasticidade sináptica no nível celular estão relacionados à flexibilidade das operações vistas para redes neuronais de grande escala, por um lado, e processos cognitivos, por outro. Portanto, é importante estender essas investigações ao cérebro humano. Um progresso significativo foi feito estudando a plasticidade intermodal em pessoas com cegueira congênita7 ou sujeitos surdos8,9, ou monitorando os efeitos das amputações de membros10. Neste artigo, no entanto, estamos preocupados com as descobertas em músicos profissionais que foram descritas ao longo da última década. Tocar música em um nível profissional é indiscutivelmente uma das mais complexas realizações humanas. Um pianista, por exemplo, deve coordenar bimanualmente a produção de até 1.800 notas por minuto(FIGURA 1). A música, como estímulo sensorial, é altamente complexa e estruturada em várias dimensões11, por isso se estende além de qualquer um dos estímulos que foram usados em pesquisas com animais. Além disso, fazer música requer OPINIÃO O cérebro do músico como modelo de neuroplasticidade Thomas F. Münte, Eckart Altenmüller e Lutz Jäncke Estudos de neuroplasticidade orientada pela experiência nos níveis comportamental, de conjunto, celular e molecular mostraram que a estrutura e o significado do estímulo eliciador podem determinar as mudanças neurais resultantes. Estudar esses efeitos em humanos é difícil, mas músicos profissionais representam um modelo ideal para investigar mudanças plásticas no cérebro humano. Existem duas vantagens para estudando a plasticidade em músicos: a complexidade do estímulo eliciador - a música - e a extensão de sua exposição a este estímulo. Aqui, nos concentramos nas diferenças funcionais e anatômicas que foram detectadas em músicos por modernos métodos de neuroimagem. plasticidade relacionada, assim como seu significado comportamental3,4. A pesquisa em animais também revelou neuroplasticidade nos níveis estrutural molecular, sináptico e macroscópico5,6. Embora os modelos animais sejam úteis para estudar os mecanismos celulares e moleculares da plasticidade, o animal de laboratório típico é privado de estimulação normal e pode, portanto, ser um caso especial. Além disso, os modelos animais são limitados na gama de estímulos que são usados, nas manipulações comportamentais que estão associadas a esses estímulos e na duração do O tamanho e a organização temporal das representações corticais dos estímulos são continuamente moldados pela experiência1,2. Os estudos em animais nos últimos 20 anos têm percorrido um longo caminho para explicar algumas das regras da plasticidade cortical. Por exemplo, foi demonstrado que o treinamento para fazer julgamentos temporais refinados produz uma expansão da largura de banda ou campo receptivo nas modalidades auditiva e somatossensorial, enquanto as tarefas que requerem frequência refinada ou discriminação tátil espacial levam a uma diminuição na o tamanho do campo receptivo dos neurônios corticais1,3. Este efeito foi explicado pelas regras de aprendizagem Hebbian, pelas quais as sinapses são levadas a mudar por entradas temporalmente coerentes em uma rede neural competitiva. A atenção à entrada sensorial é muito importante na experiência de direção - 3 segundos Figura 1 | Exemplo de partitura musical hipercomplexa. Dois segmentos de três segundos da 11ª variação do 6º Paganini-Etude de Franz Liszt. Os segmentos representados requerem a produção de 1.800 notas por minuto. Reproduzido com a gentil permissão da Peters Edition Ltd. AVALIAÇÕES DA NATUREZA | NEUROCIÊNCIA VOLUME 3 | JUNHO DE 2002 |473 © 2002 Nature Publishing Group Traduzido do Inglês para o Português - www.onlinedoctranslator.com https://www.onlinedoctranslator.com/pt/?utm_source=onlinedoctranslator&utm_medium=pdf&utm_campaign=attribution PERSPECTIVAS a integração das informações sensoriais e motoras e o monitoramento preciso do desempenho. Finalmente, o estudo dos músicos pode nos permitir separar os efeitos do treinamento ou experiência musical daqueles da predisposição genética. Assim, o cérebro do músico pode constituir um modelo perfeito para estudar a neuroplasticidade nos domínios auditivo e motor. Também pode ser usado para examinar os efeitos da plasticidade disfuncional, conforme ilustrado pela cãibra do músico, um tipo particular de distonia ocupacional12,13. resposta a acordes consonantais, em relação a acordes dissonantes (quinta aumentada), apenas em músicos23. Isso indica que o córtex auditivo, possivelmente incluindo as áreas primárias, em músicos pode ser sintonizado para características harmônicas complexas de sons24. O processamento dependente da atenção superior em músicos também foi demonstrado em um estudo que exigia que os sujeitos selecionassem estímulos de um dos dois canais de informação definidos por seu tom. Em tais situações, os estímulos atendidos eliciam uma negatividade no potencial relacionado ao evento, conhecido como Nd, em relação aos estímulos que não são o foco da atenção25. Em músicos profissionais, o Nd foi mais pronunciado, indicando seletividade de atenção superior na dimensão do pitch26. Um tema recorrente na literatura animal é a plasticidade da localização sonora. Diferenças interaurais no nível e fase dos sons são importantes para a localização do som, mas as funções de filtro do ouvido externo, conhecidas como funções de transferência relacionadas à cabeça27, também fornecem informações cruciais. Um maestro, mais do que qualquer outro músico, provavelmente depende da localização espacial para uma performance bem-sucedida - por exemplo, ele pode precisar se concentrar em um determinado músico. Consistente com isso, os regentes profissionais mostraram-se melhores do que os pianistas e não músicos na separação de fontes sonoras adjacentes, uma das quais era relevante para a tarefa, na periferia do campo auditivo. Essa seletividade comportamental foi acompanhada pela modulação do componente Nd, que era seletivo para a fonte assistida em maestros, mas não em pianistas ou não músicos.28. Figura 2 | Mudanças estruturais no cérebro dos músicos. Algumas das áreas do cérebro que foram encontradas aumentadas em músicos em estudos morfométricos baseados em imagens de ressonância magnética estrutural. Vermelho, córtex motor primário; amarelo, planum temporale; laranja, parte anterior do corpo caloso. Medidas funcionais de plasticidade Em um estudo seminal em 1995, Elbert e colegas14 investigou campos magnéticos evocados somatossensoriais em tocadores de cordas. A análise da fonte revelou que a representação cortical dos dedos da mão esquerda (a mão que dedilha) era maior nesses músicos do que nos controles. No caso da mão direita, em que não são necessários movimentos independentes dos dedos em tocadores de cordas, não houve diferenças entre músicos e controles. A reorganização cortical da representação dos dedos foi mais pronunciada em músicos que iniciaram seu treinamento musical muito cedo. Uma primeira indicação de que o treinamento musical extensivo pode alterar plasticamente as funções receptivas foi fornecida por Pantev e colegas15. Dípolos de corrente equivalente, calculados a partir de campos magnéticos evocados, foram obtidos em resposta a tons de piano e a tons puros de igual frequência fundamental e volume. Em músicos, as respostas a tons de piano (mas não a tons puros) foram cerca de 25% maiores do que em não músicos. Em um estudo com violinistas e trompetistas, esse efeito foi mais pronunciado para tons do tipo de instrumento de cada músico16. Embora os sons musicais tenham sido usados nesses primeiros estudos, eles careciam de uma característica principal da música: os tons tornam-se música apenas quando são estruturados. A estrutura temporal da música compreendeo ritmo local, definido pela duração e distância temporal dos tons, e o metrum global, que determina se uma peça é, por exemplo, uma marcha ou uma valsa. No que diz respeito à dimensão do pitch, pode-se distinguir o intervalo entre duas notas sucessivas, o contorno global de uma peça musical e a estrutura harmônica. No processamento (e desfrute) da música, a extração de regularidades estruturais é de suma importância. Em que níveis cognitivos e neurais essas regularidades musicais são processadas? O mismatch negativity (MMN), uma onda frontal negativa no potencial relacionado ao evento (ERP),17. Considere, por por exemplo, uma série de tons de 1.200 Hz que é interrompida ocasionalmente por um tom desviante de 1.500 Hz. Nessa situação, os tons desviantes dão origem a um MMN. É importante ressaltar que o MMN ocorre na ausência de atenção aos estímulos, e pesquisas mais recentes indicaram que, além de desviantes físicos simples (como duração, pitch ou intensidade), o MMN também é provocado por irregularidades mais complexas, como mudanças em sequências de vários tons17. Músicos profissionais, ao contrário de não músicos, mostram um MMN para tons que são cronometrados incorretamente por apenas 20 ms em uma série de tons regularmente espaçados18. Para estímulos que são cronometrados incorretamente por 50 ms, que produzem um MMN em não músicos, o MMN em músicos foi consideravelmente maior do que o dos controles18. Os músicos também mostraram um MMN para acordes ligeiramente impuros apresentados entre acordes maiores perfeitos, ao passo que, novamente, os não músicos não19. Recentemente, um MMN foi encontrado para pequenas mudanças no contorno de melodias transpostas em músicos que tocam principalmente sem uma partitura20. Estudos de localização de fontes mostraram que o MMN surge principalmente de neurônios na planície supratemporal do lobo temporal, com contribuições adicionais do córtex frontal17,21,22. Essas descobertas indicam que, após anos de treinamento musical, as populações de neurônios no córtex auditivo podem ser moldadas de forma a detectar automaticamente mudanças sutis nas sequências de estímulos auditivos com regularidades simples ou de ordem superior. Os parâmetros necessários para a aquisição dessas habilidades são desconhecidos, mas provavelmente envolvem o processamento inicial da atenção dos estímulos20. Em um experimento que exigiu a análise atenta das sequências de acordes, o componente N1 do ERP, que surge do córtex auditivo primário, foi aprimorado em Diferenças anatômicas Desde a era da frenologia, os neurocientistas tentam relacionar habilidades extraordinárias com mudanças na anatomia do cérebro. Por exemplo, no início do século XX, Auerbach relatou que os terços médio e posterior do giro temporal superior eram maiores do que o normal em vários estudos pós-morte do cérebro de músicos famosos29. As técnicas modernas de imagem cerebral, como a ressonância magnética de alta resolução (MRI), nos permitem estudar detalhes anatômicos no cérebro de humanos vivos. Estudos nos quais essas técnicas foram usadas mostraram que várias áreas do cérebro, incluindo o plano temporal, o corpo caloso anterior, a área motora primária da mão e o cerebelo, diferem em sua estrutura e tamanho entre músicos e sujeitos de controle.(FIGURA 2). Essas descobertas reabriram o debate sobre se essas diferenças estruturais estão diretamente relacionadas à habilidade musical. 474 | JUNHO DE 2002 | VOLUME 3 www.nature.com/reviews/neuro © 2002 Nature Publishing Group PERSPECTIVAS A assimetria do planum temporale foi sugerida como um marcador de dominância cerebral, porque sua direção e tamanho se correlacionam com a destreza.30. Em duas amostras independentes, músicos com pitch absoluto (AP) tiveram uma assimetria planum temporale mais pronunciada para a esquerda do que músicos com pitch relativo (RP) ou controles não músicos31,32; outro estudo não encontrou nenhuma diferença significativa no volume planum temporale entre músicos com PA e aqueles com PR33. No entanto, quando comparados com uma grande amostra de controles destros não músicos, os músicos com PA novamente mostraram um maior planum temporale esquerdo(CAIXA 1). Amunts e colegas34 estimaram o tamanho da área motora primária da mão determinando o comprimento intrasulcal da margem posterior do giro pré-central em imagens de ressonância magnética linearmente normalizadas. Os músicos tinham um comprimento intrasulcal maior em ambos os lados, mas mais no hemisfério direito, não dominante, resultando em pontuações de assimetria reduzidas para esta área em músicos. Havia uma forte correlação negativa entre o momento em que o treinamento musical havia começado e o tamanho das áreas motoras das mãos direita e esquerda. Isso foi refletido comportamentalmente por assimetria reduzida nas medidas de habilidade manual e uma correlação negativa entre assimetria habilidade manual e a idade em que o treinamento musical começou35. Muitos instrumentos musicais requerem coordenação precisa de movimentos bimanuais. Curiosamente, os músicos que começaram seu treinamento musical antes dos sete anos de idade têm um corpo caloso sagital mediano anterior maior do que os controles ou músicos que começaram a treinar mais tarde36. Porque o tamanho do corpo caloso sagital mediano é um bom indicador do número de axônios que cruzam a linha média37, esse achado indica que esse subgrupo de músicos tem uma interação aprimorada entre os dois hemisférios. Esta hipótese foi corroborada por um estudo de estimulação magnética transcraniana (TMS) bilateral em pianistas e violonistas.38, que revelou diminuição da inibição inter-hemisférica. Isso, por sua vez, pode facilitar a coordenação bimanual em músicos, aumentando a transferência de sinal entre os hemisférios. O tempo preciso dos movimentos também requer a participação do cerebelo. Recentemente, os músicos do sexo masculino mostraram ter um volume cerebelar relativo médio maior do que os não músicos do sexo masculino. A diferença não pode ser atribuída a uma diferença no volume cerebral total, visto que foi semelhante em ambos os grupos39. Juntos, os resultados indicam que os músicos têm diferenças anatômicas em várias áreas do cérebro que estão envolvidas na processamento motor e auditivo. Mudanças em tais redes neurais em grande escala podem ser detectadas por morfometria baseada em voxel40, um método estatístico de revelar diferenças na anatomia do cérebro, visto por ressonância magnética, entre os grupos, sem a necessidade de se concentrar nas estruturas-alvo. Tal análise revelou aumento do volume de massa cinzenta em músicos em uma rede motora que incluía as regiões sensório-motoras primárias esquerda e direita, os gânglios basais esquerdos e o cerebelo bilateral, bem como a região perisylviana posterior esquerda 41. de recrutamento na área motora primária de músicos assemelhava-se ao aprendizado lento descrito anteriormente em não músicos42, mesmo que tenha ocorrido em minutos, em vez de meses. Portanto, foi interpretado como um efeito da experiência pré-prática44. Com relação às áreas motoras secundárias, os músicos mostraram uma área de ativação muito menor na área motora suplementar (SMA), pré-SMA e área motora do cíngulo do que os não músicos em vários estudos44-46. Assim, os pianistas recrutam redes neurais menores do que os não músicos, indicando que são mais eficientes no controle dos movimentos. Em assuntos musicalmente ingênuos, o treinamento no piano por duas horas por dia durante cinco dias levou a um aumento da excitabilidade das áreas motoras corticais que controlam os músculos flexores e extensores dos dedos contralaterais da mão47, conforme medido por mapeamento das respostas ao TMS. Um efeito semelhante, mas menos pronunciado, foi observado em indivíduos que ensaiaram mentalmente as tarefas motorasao longo de cinco dias. A prática mental, portanto, parece ser suficiente para promover a modulação dos circuitos neurais que estão envolvidos nos estágios iniciais do aprendizado de habilidades motoras.47. O desempenho musical excepcional requer o controle de alta velocidade de padrões de movimento complexos sob feedback auditivo contínuo. Como pré- requisito, a integração áudio-motora em níveis corticais e provavelmente subcorticais deve ser estabelecida. Este acoplamento áudio-motor - Aprendizagem sensório-motora Foi proposto, com base em estudos de neuroimagem, que a aprendizagem motora ocorre em várias fases: uma fase inicial rápida de ganhos de desempenho é seguida por um período de consolidação que dura várias horas. Isso é sucedido por uma fase de aprendizado lento que ocorre durante a prática contínua e leva a aumentos graduais no desempenho42. No que diz respeito ao aprendizado lento, praticar uma tarefa complexa de batida ao longo de vários meses levou a um aumento na ativação funcional da ressonância magnética (fMRI) na área motora primária em ~ 25% em não músicos43. Quando pianistas altamente qualificados e não músicos foram expostos a uma nova tarefa de toque durante uma única sessão de escaneamento, os músicos mostraram um rápido aumento na ativação do M1 (córtex motor primário), enquanto os não músicos não44. Este efeito Caixa 1 | Pitch absoluto A afinação perfeita ou absoluta (AP) é definida como a capacidade de identificar com precisão a afinação de um único tom ouvido isoladamente, geralmente em termos de categorias de escala musical ou teclas de um piano. As estimativas da prevalência de AP variam amplamente de 1 em 1.500 em músicos amadores62 até 15% em alunos de escolas de música63. Embora AP tenha sido inicialmente considerada uma habilidade inata 64, agora há um consenso de que depende tanto de uma predisposição genética65,66, possivelmente até mesmo um efeito genético importante e treinamento musical precoce32,63. Anatomicamente, umna Vivo O estudo morfométrico de ressonância magnética (MRI) de músicos mostrou aumento da assimetria do lado esquerdo do banco superior do lobo temporal, o plano temporal (PT)31, em indivíduos com PA. Curiosamente, essa assimetria parecia ser o resultado de um PT direito menor que o normal em músicos com PA, ao invés de uma expansão do lado esquerdo32. As tentativas de correlacionar as medidas anatômicas com o desempenho em tarefas de identificação de pitch produziram resultados conflitantes, com o tamanho do32 ou a esquerda33 PT sendo o melhor preditor de desempenho em músicos com AP. No entanto, um estudo recente de ressonância magnética funcional descobriu que a intensidade das respostas hemodinâmicas às peças musicais à esquerda, ao invés da direita, se correlaciona com a capacidade AP e a idade em que o treinamento musical começou67. O treinamento precoce por si só não pode explicar a assimetria do PT, já que músicos com pitch relativo (RP) que começaram a treinar cedo não apresentam tal assimetria.32. Em termos funcionais, foi sugerido com base em um menor68 ou mesmo ausente69 Potencial relacionado ao evento do P300 - geralmente interpretado como um índice de atualização da memória de trabalho - de que músicos com PA não contam com a memória de trabalho auditiva para a identificação do pitch. Esta visão é apoiada por um estudo de tomografia por emissão de pósitrons que revelou uma ativação mais forte de uma área frontal inferior direita, que se propõe estar envolvida na memória operacional tonal, em músicos com PR realizando uma tarefa que exigia um julgamento intervalado para dois tons sucessivos. Por outro lado, músicos com PA, mas não PR, mostraram ativação na região frontal posterior dorsolateral esquerda, que se acredita apoiar associações verbal-tonais, em uma tarefa de escuta passiva33. AVALIAÇÕES DA NATUREZA | NEUROCIÊNCIA VOLUME 3 | JUNHO DE 2002 |475 © 2002 Nature Publishing Group PERSPECTIVAS que é comparável ao loop oral-aural no processamento da linguagem - é estabelecido durante o treinamento musical48. No nível comportamental, é refletido por relatos de pianistas profissionais que seus dedos se movem mais ou menos automaticamente quando estão ouvindo música de piano. A exposição de sujeitos musicalmente ingênuos ao treinamento controlado de piano levou ao acoplamento áudio-motor após apenas 20 minutos de treinamento, conforme mostrado pela análise topográfica de potenciais relacionados a eventos muito lentos48. Após a primeira sessão de treinamento, houve mais atividade nas áreas motoras enquanto os sujeitos ouviam melodias simples de piano. Da mesma forma, os movimentos dos dedos em um teclado sem som foram associados a um aumento na atividade nas áreas auditivas. O efeito pode ser aumentado e estabilizado durante cinco semanas de treinamento(FIG. 3). Co-ativação semelhante também foi encontrada em pianistas profissionais, que mostraram atividade magnetoencefalográfica (MEG) no sensoriomotor regiões corticais enquanto ouve música de piano49. Essas redes neurais, portanto, parecem se comportar de maneira semelhante aos 'neurônios-espelho' no córtex frontal do macaco (área F5), que estão ativos durante a execução de movimentos complexos e observação visual dos mesmos movimentos.50. à plasticidade foram observados em diferentes escalas de tempo, variando de vários minutos a toda a vida do indivíduo. Diferentes processos tendem a apoiar mudanças plásticas nos extremos desta linha do tempo. Consequentemente, a neuroplasticidade orientada pela experiência foi explicada por ambos osde novo crescimento e melhoria de novos dendritos, sinapses e neurônios5,57, e a desinibição ou inibição de conexões laterais pré- existentes entre neurônios por entrada sensorial 58. O primeiro mecanismo acarreta mudanças estruturais nos níveis microscópico e macroscópico, enquanto o último pode ser alcançado fortalecendo ou inibindo as conexões sinápticas pré-existentes no espírito do aprendizado Hebbian. Às vezes, mudanças ainda mais rápidas nas respostas cerebrais, ocorrendo na ordem de milissegundos, têm sido discutidas sob o título de neuroplasticidade. No entanto, é provável que resultem da modulação da atenção dos circuitos neurais e devem ser distinguidos das verdadeiras mudanças plásticas59. A pesquisa sobre plasticidade em músicos ainda está em sua infância, mas, já, muitas das descobertas de estudos com animais encontraram paralelos em estudos de músicos. Em um extremo, anos de experiência musical, especialmente naqueles músicos que começam a treinar cedo, podem levar a um aumento no volume de matéria cinzenta e branca em várias regiões do cérebro31,32,36,39,41. Essas alterações anatômicas parecem estar confinadas a um período crítico. O fato de que, em diversos estudos, foi encontrada uma correlação entre a extensão das diferenças anatômicas e a idade de início do treinamento musical, argumenta fortemente contra a possibilidade de que essas diferenças sejam preexistentes e sejam a causa, e não o resultado, da prática musical. A visão de que essas diferenças representam mudanças plásticas genuínas do cérebro recebe mais apoio de estudos de neuroimagem em outras populações. Por exemplo, uma correlação entre o tamanho do hipocampo posterior e anos de experiência como motorista foi relatada em motoristas de táxi de Londres60. Mais pesquisas usando técnicas avançadas de imagem, como espectroscopia de ressonância magnética e imagem por tensor de difusão, e a extensão dos estudos além do desenho transversal convencional, são necessárias para investigar as alterações neurofisiológicas subjacentes. No outro extremo, vários minutos de treinamento podem induzir mudanças no recrutamento de áreas do córtex motor44 ou estabelecer acoplamento auditivo-sensorimotor 48. Algumas das outras descobertas discutidas aqui provavelmente requerem treinamento da ordem de mesesa vários anos e, no momento, não está claro quais processos neurais suportam essa plasticidade comportamental. Plasticidade desadaptativa Há um lado negro na especialização crescente e no treinamento prolongado dos músicos modernos - a saber, a perda de controle e a degradação dos movimentos habilidosos das mãos, um distúrbio conhecido como 'cãibra dos músicos' ou distonia focal12. O primeiro registro histórico dessa condição, de 1830, aparece nos diários do famoso pianista e compositor Robert Schumann51. Como provavelmente foi o caso de Schumann, a prática prolongada e as síndromes de dor devido ao uso excessivo podem precipitar a distonia, que é desenvolvida por cerca de 1% dos músicos profissionais e geralmente termina suas carreiras12. Estudos de neuroimagem apontam para neuroplasticidade disfuncional (ou desadaptativa) como sua causa13,52. Por exemplo, um estudo MEG de músicos com distonia focal mostrou a fusão das representações digitais no córtex somatossensorial, refletida em uma distância diminuída entre as representações do dedo indicador e mínimo em relação a músicos controles saudáveis13 (FIG. 4). Esses achados são corroborados por medições psicofísicas e investigações de fMRI em um distúrbio relacionado, cãibra do escritor, que mostrou diminuição da discriminação temporal e espacial nas pontas dos dedos53,54. As observações em macacos indicam que movimentos rápidos e estereotipados em um contexto de aprendizagem podem degradar ativamente as representações corticais das informações sensoriais que orientam os movimentos finos das mãos55. Esta desdiferenciação de informações de feedback sensorial foi proposta para formar a base da distonia focal47,55. Na verdade, a associação temporal repetida de padrões de movimento é uma característica da música - por exemplo, ao tocar arpejos ou escalas musicais. Em um estudo posterior, os sintomas foram provocados em cinco guitarristas distônicos quando tocaram uma guitarra modificada dentro de um scanner fMRI56. Em relação aos guitarristas não distônicos, eles mostraram mais ativação do córtex sensório-motor contralateral, mas menos ativação de áreas pré- motoras, indicando recrutamento anormal de áreas corticais que estão envolvidas no controle de movimentos complexos. Ouvindo Em movimento 20 anos 0,98 20 dias neg 0,95 20 minutos pos 0,83 Começar 0,78 Figura 3 | Integração sensório-motora em músicos. São mostrados mapas de isovoltagem interpolados por spline de registros eletroencefalográficos médios. Os participantes ouviram uma curta peça musical de piano (coluna à esquerda) ou tocaram em um teclado de piano mudo (coluna direita). Antes do treinamento, sujeitos musicalmente ingênuos (Start) produziram padrões topográficos grosseiramente diferentes de potenciais relacionados a eventos lentos nas duas condições, conforme indicado pelos mapas e uma medida de similaridade do mapa (produto escalar). Com treinamento de 20 minutos ou 20 dias, as distribuições topográficas tornaram-se cada vez mais semelhantes. Em pianistas profissionais com aproximadamente 20 anos de treinamento, os mapas em ambas as condições são virtualmente idênticos. Modificado, com permissão, deREF. 48© 2001 Academia de Ciências de Nova York. Músicos como modelo? A neuroplasticidade permite que o cérebro se adapte a fatores ambientais que não podem ser previstos pela programação genética. As mudanças neurais e comportamentais que são atribuídas 476 | JUNHO DE 2002 | VOLUME 3 www.nature.com/reviews/neuro © 2002 Nature Publishing Group PERSPECTIVAS 1. Kilgard, MP et al. A entrada sensorial direciona a plasticidade espacial e temporal no córtex auditivo primário. J. Neurophysiol. 86, 326-338 (2001). 2. Singer, W. Desenvolvimento e plasticidade de arquiteturas de processamento cortical. Ciência 270, 758-764 (1995). 3. Recanzone, GH, Merzenich, MM, Jenkins, WM, Grajski, KA & Dinse, HR Reorganização topográfica da representação da mão na área cortical 3b de macacos-coruja treinados em uma tarefa de discriminação de frequência. J. Neurophysiol. 67, 1031-1056 (1992). 4. Ahissar, M. & Hochstein, S. Dificuldade da tarefa e a especificidade da aprendizagem perceptual. Natureza 387, 401–406 (1997). 5. Anderson, BJ et al. 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D5 D2 – D4 Dígitos afetados D3 – D5 D2 D1 D1 Mão não distônica Direito Deixou Figura 4 | Fusão da representação somatossensorial de um único dígito da mão em um músico que sofre de distonia focal. Os dipolos mais adequados para explicar os campos magnéticos evocados após a estimulação sensorial de dígitos únicos (D1-D5) são mostrados projetados na ressonância magnética do indivíduo. Enquanto para a mão não afetada, a organização homuncular típica (inserção) revela uma distância de ~ 2,5 cm entre as fontes do polegar e do dedo mínimo (círculo amarelo e quadrado à direita do cérebro), as representações somatossensoriais do os dedos do lado distônico ficam borrados, resultando da fusão das redes neurais que processam os estímulos sensoriais recebidos de diferentes dedos (círculos vermelhos). Modificado, com permissão, deREF. 13© 1998 Lippincott, Williams e Wilkins. As investigações apresentadas nesta visão geral mostram de forma convincente o valor do cérebro do músico como um modelo de neuroplasticidade e prepararam o terreno para pesquisas futuras. Algumas das questões que precisam ser abordadas incluem o seguinte. Quais são os parâmetros de treinamento que levam ao aprendizado e à plasticidade bem-sucedidos? Esses parâmetros podem ser explorados na educação musical ou para melhorar a aprendizagem em outros domínios? Qual é o papel dos genes na determinação da neuroplasticidade auditiva em músicos? Qual é a gama de regularidades estruturais que podem ser extraídas da entrada auditiva de forma automática e pré-atenta? Como fazer música, sem dúvida, requer intenso automonitoramento e detecção e correção de erros, há alguma mudança plástica nos sistemas cerebrais executivos responsáveis pelo monitoramento de desempenho? Finalmente, é preciso ter em mente que a música pode provocar reações emocionais poderosas. Fortes respostas emocionais à música, levando a arrepios na espinha e mudanças na frequência cardíaca, são acompanhadas pela ativação de uma rede cerebral que inclui o estriado ventral, mesencéfalo, amígdala, córtex orbitofrontal e córtex pré-frontal medial ventral - áreas que se acredita estarem envolvidas na recompensa, emoção e motivação61. Pesquisas futuras mostrarão se a atividade nessas áreas também está diretamente envolvida na mediação da neuroplasticidade. Thomas F. Münte está no Departamento de Neuropsicologia da Universidade Otto-von-Guericke, Universitätsplatz 2, Gebäude 24, 39106 Magdeburg, Alemanha. Eckart Altenmüller está no Instituto de Fisiologia Musical e Medicina dos Músicos, Hannover Escola de Música e Drama, Emmich Platz 1, 30175 Hannover, Alemanha. Lutz Jäncke está no Departamento de Neuropsicologia, Universidade de Zurique, Zurique Strasse 43, CH-8044 Zürich, Suíça. Correspondência para TFM e-mail: thomas.muente@med.uni-magdeburg.de doi: 10.1038 / nrn843 AVALIAÇÕES DA NATUREZA | NEUROCIÊNCIA VOLUME 3 | JUNHO DE 2002 |477 © 2002 Nature Publishing Group PERSPECTIVAS 28. Münte, TF, Kohlmetz, C., Nager, W. & Altenmüller, E. Neuroperception. Afinação espacial auditiva superior em condutores.Natureza 409, 580 (2001). 29. Meyer, A. em Música e o Cérebro (eds Macdonald, C. & Henson, RA) 255-281 (Heinemann Medical Books, London, 1977). 30. Jäncke, L., Schlaug, G., Huang, Y. & Steinmetz, H. Asymmetry of the planum parietale. Neuroreport 5, 1161–1163 (1994). 31. Schlaug, G., Jäncke, L., Huang, Y. & Steinmetz, H.Na Vivo evidências de assimetria cerebral estrutural em músicos. Ciência 267, 699–701 (1995). 32. Keenan, JP, Thangaraj, V., Halpern, AR & Schlaug, G. Pitch absoluto e planum temporale. Neuroimage 14, 1402-1408 (2001). 33. Zatorre, RJ, Perry, DW, Beckett, CA, Westbury, C. 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Links online OUTRAS INFORMAÇÕES Enciclopédia de Ciências da Vida: http://www.els.net/ processamento auditivo | imagens do cérebro: observando a atividade neural em andamento | plasticidade cortical: remodelação dependente do uso | imagem por ressonância magnética | mapas topográficos no cérebro Enciclopédia de Ciências Cognitivas do MIT:http://cognet.mit.edu/ MITECS/ plasticidade auditiva | eletrofisiologia, campos evocados elétricos e magnéticos | imagem por ressonância magnética | plasticidade neural | tomografia por emissão de pósitrons O acesso para esta caixa interativa de link online é grátis. OPINIÃO Genética de traços complexos: emergência de estratégias multivariadas Tamara J. Phillips e John K. Belknap Traços complexos, incluindo muitos traços relacionados a doenças, são influenciados por múltiplos genes. Abordagens bivariadas que associam um gene a uma característica estão rendendo a métodos multivariados para sintetizar os efeitos de vários genes, integrar resultados em estudos independentes e auxiliar na identificação de vias coordenadas e interações entre loci. forças e fraquezas1. Os métodos baseados em genes focam em um gene específico e buscam determinar os fenótipos que são influenciados por esse gene. O estudo de animais nocauteados é um excelente exemplo. Por outro lado, os métodos baseados em características focam em uma característica específica (fenótipo) e procuram descobrir os genes subjacentes. Mapeamento de QTL, telas de mutagênese em todo o genoma e MICROARRAY análise de expressão são exemplos dessa abordagem. Por causa de sua capacidade de se concentrar simultaneamente em muitos genes, os métodos baseados em características se prestam mais prontamente a abordagens genéticas multivariadas do que os métodos baseados em genes. No entanto, alguns exemplos do último também são passíveis de abordagens multivariadas (como o uso de nocautes duplos), como discutiremos a seguir. Indiscutivelmente, os primeiros avanços importantes no estudo da genética de características complexas foram feitos por nocaute dirigido por genes e estratégias transgênicas, que têm sido usadas para identificar centenas de genes que provavelmente influenciam características complexas específicas. Muito do progresso que foi feito até agora foi baseado em abordagens bivariadas - um locus é mostrado para influenciar uma característica, ou uma série de experimentos bivariados são usados para ligar um locus a O extraordinário sucesso da revolução molecular na transformação da biologia moderna gerou um problema importante - como sintetizamos a riqueza de dados moleculares para obter uma visão dos processos de "ordem superior" que existem nos níveis das vias, sistemas de órgãos e organismos inteiros? Esta questão levou ao surgimento de novas estratégias de pesquisa sintética para complementar aquelas baseadas na dissecação e análise. Essa tendência é evidente na análise genética de traços complexos do sistema nervoso central - o assunto deste artigo. Traços complexos (ou quantitativos) são aqueles influenciados por múltiplos loci (genes), cada um dos que é conhecido como um LOCUS DE TRAÇO QUANTITATIVO (QTL). As abordagens para o estudo de características complexas são de dois tipos gerais, cada uma com 478 | JUNHO DE 2002 | VOLUME 3 www.nature.com/reviews/neuro © 2002 Nature Publishing Group
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