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1 CIÊNCIAS NEUROLÓGICAS E NEUROCIÊNCIAS COGNITIVAS 2 Caro(a) aluno(a), A Faculdade Anísio Teixeira (FAT), tem o interesse contínuo em proporcionar um ensino de qualidade, com estratégias de acesso aos saberes que conduzem ao conhecimento. Todos os projetos são fortemente comprometidos com o progresso educacional para o desempenho do aluno-profissional permissivo à busca do crescimento intelectual. Através do conhecimento, homens e mulheres se comunicam, têm acesso à informação, expressam opiniões, constroem visão de mundo, produzem cultura, é desejo desta Instituição, garantir a todos os alunos, o direito às informações necessárias para o exercício de suas variadas funções. Expressamos nossa satisfação em apresentar o seu novo material de estudo, totalmente reformulado e empenhado na facilitação de um construtor melhor para os respaldos teóricos e práticos exigidos ao longo do curso. Dispensem tempo específico para a leitura deste material, produzido com muita dedicação pelos Doutores, Mestres e Especialistas que compõem a equipe docente da Faculdade Anísio Teixeira (FAT). Leia com atenção os conteúdos aqui abordados, pois eles nortearão o princípio de suas ideias, que se iniciam com um intenso processo de reflexão, análise e síntese dos saberes. Desejamos sucesso nesta caminhada e esperamos, mais uma vez, alcançar o equilíbrio e contribuição profícua no processo de conhecimento de todos! Atenciosamente, Setor Pedagógico 3 SUMÁRIO INTRODUÇÃO AOS ESTUDOS ACERCA DAS CIÊNCIAS NEUROLÓGICAS E NEUROCIÊNCIAS COGNITIVAS........................................................................................5 A NEUROCIÊNCIA E A FILOGÊNESE DO SISTEMA NERVOSO..............................12 QUESTÕES EPISTEMOLÓGICAS DAS NEUROCIÊNCIAS COGNITIVAS..............19 INTRODUÇÃO............................................................................................................19 OS PARADIGMAS COMPUTACIONAL E DINAMICISTA....................................20 INTERAÇÕES CÉREBRO, CORPO E AMBIENTE..................................................21 UMA COMPUTAÇÃO PRAGMÁTICA?...................................................................24 ATIVIDADE CEREBRAL E ATIVIDADE MENTAL...............................................25 COMENTÁRIOS FINAIS............................................................................................27 A NEUROCIÊNCIA E AS BASES ESTRUTURAIS DO SISTEMA NERVOSO...........28 AS MENINGES............................................................................................................36 A MEDULA ESPINHAL.............................................................................................36 O TECIDO NERVOSO................................................................................................38 OS HEMISFÉRIOS CEREBRAIS...............................................................................39 O DIENCÉFALO (TÁLAMO E HIPOTÁLAMO) .....................................................40 O TRONCO ENCEFÁLICO.........................................................................................41 O CEREBELO..............................................................................................................42 OS NEURÔNIOS, SUA ESTRUTURA E SUAS FUNÇÕES.....................................45 A CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS..................................................................49 AS SINAPSES..............................................................................................................52 A DIVISÃO, ESPECIALIZAÇÃO, FUNÇÃO DOS HEMISFÉRIOS E CARACTERÍSTICAS DE CADA HEMISFÉRIO CEREBRAL.......................................54 AS CARACTERÍSTICAS DE CADA HEMISFÉRIO.................................................56 O SISTEMA NERVOSO CENTRAL, SUA PLASTICIDADE E A MEMÓRIA.............59 MEMÓRIA, O PROCESSO DE MEMORIZAÇÃO E A PERDA DE MEMÓRIA....................................................................................................................64 MEMÓRIA DE LONGO PRAZO OU DE LONGA DURAÇÃO...............................66 MEMÓRIA DE CURTO PRAZO OU DE CURTA DURAÇÃO................................66 PERDA DEMEMÓRIA................................................................................................67 DÉFICIT DE MEMÓRIA.............................................................................................68 INTELIGÊNCIA FLUIDA: DEFINIÇÃO FATORIAL, COGNITIVA E NEUROPSICOLÓGICA........................................................................................................73 PSICOMETRIA E INTELIGÊNCIA FLUIDA............................................................74 PSICOLOGIA COGNITIVA E INTELIGÊNCIA FLUIDA........................................78 4 ESTUDOS INICIAIS DOS COMPONENTES COGNITIVOS DO RACIOCÍNIO ANALÓGICO...............................................................................................................79 OS COMPONENTES DE PROCESSAMENTO COGNITIVOS PARA PROBLEMAS EM MATRIZES...................................................................................83 INTELIGÊNCIA FLUIDA E MEMÓRIA DE TRABALHO: OS ESTUDOS DA NEUROCIÊNCIA COGNITIVA E NEUROPSICOLOGIA..............................................88 A MEMÓRIA DE TRABALHO...................................................................................88 O EXECUTIVO CENTRAL E A INTELIGÊNCIA FLUIDA.....................................91 AS RELAÇÕES ENTRE INTELIGÊNCIA FLUIDA, EXECUTIVO CENTRAL E AS TAREFAS DE RACIOCÍNIO ANALÓGICO.............................................................95 EVIDÊNCIAS DA NEUROCIÊNCIA E DA NEUROPSICOLOGIA........................98 CONCLUSÃO............................................................................................................100 A IMPORTÂNCIA DA NEUROCIÊNCIA NA EDUCAÇÃO........................................102 REFERÊNCIAS...................................................................................................................106 REFERÊNCIAS BÁSICAS.......................................................................................107 REFERÊNCIAS COMPLEMENTARES..................................................................107 REFERÊNCIAS DO TEXTO “QUESTÕES EPISTEMOLÓGICAS DAS NEUROCIÊNCIAS COGNITIVAS” ........................................................................114 REFERÊNCIAS DO TEXTO “INTELIGÊNCIA FLUIDA: DEFINIÇÃO FATORIAL, COGNITIVA E NEUROPSICOLÓGICA” .........................................116 REFERÊNCIAS DO TEXTO SOBRE PLASTICIDADE NEURAL........................119 5 INTRODUÇÃO AOS ESTUDOS ACERCA DAS CIÊNCIAS NEUROLÓGICAS E NEUROCIÊNCIAS COGNITIVAS Vive-se um momento de muitas mudanças no panorama educacional. Experimentam- se, no processo formativo educacional, certos conceitos como construtivismo, sóciointeracionismo, psicogênese, ressignificação da educação, legitimação do ensino e epistemologia, porém, em certas situações, as ações pedagógicas fogem desse contexto. Atualmente, a pluralidade de situações com que nos deparamos nas Instituições de Ensino evidencia a importância de ações coerentes com a diversidade de necessidades dos estudantes. O cenário do ensino brasileiro, na contemporaneidade, mostra outra realidade quando se volta o olhar ao ensino do corpo humano, na nona série da Educação Básica, em especial, ao cérebro. Os conteúdos são repassados mecanicamente, com pouca profundidade, dentro de visões restritas, estáveis, condicionadas a práticas escolares que se vale de repetições constantes, cansativas e sem criatividade. Portanto, conhecer os diferentes espaços cerebrais e a Neurociência como um “todo” é fundamental para compreender o processo de aprender e até mesmo, fazer relações com outros conteúdos e com o cotidianodas pessoas. Nesse sentido e, ao realizarmos essa pesquisa pudemos constatar o quanto os fundamentos da Neurociência são ainda desconhecidos dos professores e distanciados da Educação. Tal percepção direcionou nossos estudos, abrindo novos caminhos, e aos poucos, passo-a-passo, fomos construindo um texto capaz de orientar educadores na utilização do conhecimento das Neurociências e apresentar o estudo do cérebro como um dos elementos essenciais para a efetivação desse diálogo no processo de ensino-aprendizagem. Tal preocupação, a construção de um texto esclarecedor, adveio da vontade de ajudar o educador a conhecer de forma mais dinâmica o funcionamento do cérebro e o avanço da Neurociência no século XXI, e a partir daí, fazer as mudanças necessárias, como uma possibilidade de evolução e crescimento. Logo, analisar e compreender a dimensão do cérebro e da Neurociência são elementos fundamentais e norteadores ao processo de ensino- aprendizagem, visando contribuir e ressignificar a formação de professores. Pensando nisso, buscamos ao longo desse estudo elementos reflexivos, críticos e práticos que salientam o assunto de forma mais prazerosa, como também, a preocupação em 6 reconstruir concepções e procedimentos metodológicos para ressignificar estes elementos a partir de esforços e mudança de percepções nos campos do ensino e da aprendizagem. Durante muito tempo, ao longo da História, o entendimento do cérebro tem se tornado um desafio em diferentes momentos da sociedade e ao tipo de tratamento que estamos dando para as nossas práticas em sala de aula. A aprendizagem não é uma simples conquista de conteúdos. Entender como este processo acontece tornou-se um desafio para os educadores. Para que ela se concretize é preciso agregar novas informações à nossa memória e, ao mesmo tempo, interligá-la a práticas diferenciadas em sala de aula para que, posteriormente, deem as respostas mais adequadas. Para dar sustentabilidade a esses múltiplos olhares, fez-se necessário pensar numa sociedade que está cada vez mais marcada pela diversidade de informações e culturas, internalizar o diálogo com o cérebro e suas múltiplas funções, interagir com as diversas dimensões, legitimando significados e conhecimentos diversos. Antes de analisar o sentido da aprendizagem cerebral e atribuir-lhe, consequentemente, determinadas funções para sua atuação, é importante alertar que, atualmente, nossa curiosidade deverá ir além do que veremos. Desse modo, muitos caminhos se abrem em nossa direção e muitas perguntas poderão ficar sem respostas, visto que muitos enigmas do cérebro e seu funcionamento permanecem, constantemente, estimulando a curiosidade dos Neurocientistas. Nesse sentido, pode-se repensar a educação das novas gerações, legitimando ao educador ações mais significativas, autônomas e eficientes já que, o mesmo, atua nas transformações neurobiológicas que produzem aprendizagem, mas desconhece como o cérebro funciona. Atualmente, no Brasil, a educação ainda não faz uso do conhecimento disponível sobre o funcionamento do sistema nervoso para orientação de sua prática. Por isso, pretendemos orientar educadores na utilização do conhecimento das Neurociências no ensino, visando desenvolvimento de práticas promotoras da aprendizagem, pois, todos os processos biológicos pelos quais os seres humanos se movem, pensam, percebem, aprendem, lembram, etc., são reflexões das funções cerebrais. Daí, a pluralidade de situações com que nos deparamos nas Instituições de Ensino demonstra a elevada complexidade em um currículo coerente com a diversidade de necessidades dos estudantes. Pensando nessa complexidade, nas questões inovadoras, nos 7 recursos oferecidos e na prática dos professores buscaram-se alguns critérios importantes para assegurar essa diversidade no ambiente escolar. Um desses critérios baseou-se na própria evolução que a globalização oferece ao universo de conhecimentos, já que diariamente, nossos estudantes comparam filmes e reportagens que surgem na televisão e nos jornais com as repetitivas lições de escola (DOWBOR, 2011, p.12). Assim, podemos afirmar que, atualmente a Neurociência é uma das áreas que mais avançou, em termos de indagação e investigação, nos últimos tempos. Quando pensamos no tema, a primeira impressão que temos é de algo difícil, incompreensível, afinal falar a respeito do cérebro parece coisa do outro mundo ou, assunto específico para médicos. Entretanto, ao buscarem-se elementos que fizesse um diálogo com a Neurociência e o Ensino-aprendizagem, percebeu-se que isso é possível e que o ambiente escoar é propício para esse diálogo, afinal, grande parte dos saberes iniciou-se dentro da escola. Percebeu-se, ao longo do caminho, que a Neurociência lida com os mecanismos biológicos, as estruturas cerebrais, as doenças mentais, a cognição, o sistema nervoso, as emoções. Conhecer seus encantos requer desmistificar conceitos e linguagens e adentrar numa direção com desafios no universo do aprender. Conhecer o funcionamento cerebral é conhecer como o conhecimento humano vem a se organizar, e, portanto, torna-se tarefa respeitável ao redimensionamento do ser humano. Em sendo e, para iniciar nossa trajetória, buscamos conceituar a Neurologia e encontramos que ela é a especialidade da Medicina que estuda as doenças estruturais do Sistema Nervoso Central (composto pelo encéfalo e pela medula espinhal) e do Sistema Nervoso Periférico (composto pelos nervos e músculos), bem como de seus envoltórios (que são as meninges). Doença estrutural significa que há uma lesão identificável em três níveis: 1. Genético-molecular (mutação do material genético DNA); 2. Bioquímico (alteração de uma proteína ou enzima responsável pelas reações químicas que mantêm as funções dos tecidos, órgãos ou sistemas); ou, 3. Tecidual (alteração da natureza histológica ou morfológica própria de cada tecido, órgão ou sistema). 8 Em outras palavras, existe uma alteração neuroanatômica ou neurofisiológica que produz manifestações clínicas, as quais devem ser interpretadas, portanto, a base do raciocínio da Neurologia Clínica é exatamente o exercício de associação dos sintomas e sinais neurológicos apresentados pelo paciente (diagnóstico sindrômico) com o tipo de função alterada e com a estrutura anatômica a ela associada (diagnóstico anatômico ou topográfico) (REED, 2004). Dentre as doenças tratadas pela Neurologia temos: ✓ Dores de cabeça (cefaleia); ✓ Epilepsia; ✓ Distúrbio do sono; ✓ Mielopatias; ✓ Neuropatias; ✓ Doenças vasculares encefálicas; ✓ Doenças neurodegenerativas; ✓ Neuro-infecções (meningite, por exemplo). A Neurologia de maneira geral e as neurociências novas em muito podem contribuir para o avanço da inclusão social. Abaixo temos algumas definições importantes para compreendermos, ao longo do curso, o desenvolvimento cognitivo do ser humano: a) Neurociência trata do desenvolvimento químico, estrutural e funcional, patológico do sistema nervoso. As pesquisas científicas começaram no início do século XIX. Nessa ocasião, os fisiologistas Fristsch e Hitzig relataram que a estimulação elétrica de áreas específicas do córtex cerebral de um animal evocava movimentos, e os médicos Broca e Wernicke confirmaram, separadamente, por necropsia, danos cerebrais localizados em pessoas que tiveram déficits de linguagem após algum acidente. Em 1890, Cajal, neuroanatomista1, estabeleceu que cada célula nervosa é única, distinta e individual. O cientista Sherrington, estudando reações, relatou que as células nervosas (neurônios) respondem a estímulos e são conectadas por sinapses. 1 Os neuroanatomistas estudam a estrutura do sistema nervoso, em nível microscópico e macroscópico, dissecando o cérebro, a coluna vertebral e os nervos periféricos fora dessa estrutura. 9 Em 1970, desenvolveram-se novastécnicas e produção de imagens, produzindo com clareza o encéfalo e a medula espinhal em vida, fornecendo informações fisiológicas e patológicas nunca antes disponíveis. Dentre as técnicas, existem a tomografia computadorizada axial (TCA), a tomografia por emissão de pósitrons (PCT) e a ressonância magnética (RM). b) Neurociência molecular investiga a química e a física envolvida na função neural. Estuda os íons e suas trocas necessárias para que uma célula nervosa conduza informações de uma parte do sistema nervoso para a outra. Reduzindo ao nível mais fundamental, a sensação, o movimento, a compreensão, o planejamento, o relacionamento, a fala e muitas outras funções humanas que dependem de alterações químicas e físicas. c) Neurociência celular considera as distinções entre os tipos de células no sistema nervoso e como funciona cada tipo respectivamente. As investigações com os neurônios recebem e transmitem informações, e os papéis das células não neurais do sistema nervoso são questões ao nível celular. d) Neurociência de sistemas tem a finalidade de investigar grupos de neurônios que executam uma função comum, por meio de circuitos e conexões. Como exemplo, têm- se posição e movimento do sistema musculoesquelético para o SNC, e o sistema motor, que controla os movimentos. e) Neurociência comportamental estuda a interação entre os sistemas que influenciam o comportamento, o controle postural, a influência relativa de sensações visuais, vestibulares e proprioceptivas no equilíbrio em diferentes condições. f) Neurociência cognitiva atua nos estudos do pensamento, da aprendizagem, da memória, do planejamento, do uso da linguagem e das diferenças entre memória para eventos específicos e para a execução de habilidades motoras. g) A neurofisiologia estuda as funções do sistema nervoso, utilizando eletrodos para estimular e gravar a reação das células nervosas ou de áreas maiores do cérebro. Muitas vezes o neurofisiologista separa as conexões nervosas para avaliar seus resultados. h) A neuropsicologia estuda as relações entre as funções neurais e psicológicas. Para estes especialistas a pergunta chave é: qual área específica do cérebro controla ou média as funções psicológicas? Utilizam como método o estudo do comportamento ou mudanças cognitivas que acompanham lesões em partes específicas do cérebro. 10 De acordo com os estudos das neurociências, os processos de aprendizagem modelam o cérebro através das sinapses produzidas nos/pelos neurônios como será visto adiante. Eles dissolvem conexões pouco utilizadas ou fortalecem as ativas de uso frequente. [...] Até idade avançada, sinapses serão fortalecidas ou enfraquecidas por novos estímulos, experiências, pensamentos e ações, o que [...] possibilita aprender durante toda a vida (FRIEDRICH; PREISS, 2006, p. 52-53). Sendo assim, ensinar é estimular a produção de sinapses, tornar possíveis estímulos intelectuais que acionem o cérebro e favoreçam a aprendizagem. Dessa forma, para compreender o cérebro, é preciso ampliar nossos conhecimentos e apreciar o tipo de operações que ele realiza e os seus desempenhos, pois, a educação fundamenta-se no desenvolvimento destas capacidades. É preciso, ainda, abandonar o tédio, o vazio e a incerteza e buscar cada vez mais conhecimentos nessa área complexa, intrigante e moderna nos vastos campos da Ciência. De certo modo, a aprendizagem acontece num processo individual, porque cada cérebro estabelece redes específicas de acordo com os estímulos do ambiente imediato e a experiência e história única de cada indivíduo. Deste modo, este estudo toma o direcionamento da abordagem da neurofisiologia e da neuroanatomia de forma mais intensa, porém, não se deixou em associar algumas etapas a níveis comportamentais, uma vez que o ser humano precisa do equilíbrio das forças que atuam no seu sentir, querer e pensar. 11 Cabe salientar que todas essas funções relacionam-se de forma direta com o aprendizado do ser humano por aspectos comportamentais, interferindo nas forças do pensar, sentir e querer. O Ensino tem-se preocupado com o aspecto multidimensional do conhecimento cerebral, pela própria informação da neurociência, acarretando com isso, uma busca mais consciente, atualizada e reflexiva da prática pedagógica do professor de ciências. Segundo Olivier, a Neurociência também denominada Neurociência Cognitiva busca uma relação entre as atividades do Sistema Nervoso Central e o Cognitivo. (2006, p.11). De tal modo, acredita-se que o professor por si só, com uma linguagem própria, possa fundamentar elementos do sistema nervoso, necessários ao entendimento do tema em questão, que lhe permitirão expressar originalidade, espontaneidade, conhecimento e criatividade. Assim, os educadores despertarão no contato com a Neurociência, as mais diversas formas de representá-las, o despertar do todo. 12 A NEUROCIÊNCIA E A FILOGÊNESE DO SISTEMA NERVOSO Numa sociedade cada vez mais marcada pela heterogeneidade de culturas e saberes, pertence à Neurociência o desafio de explicar como as células cerebrais não só direciona o desempenho, como também são influenciadas pelo comportamento das pessoas e pelo meio ambiente, ou seja, busca novos olhares em contextos diversificados, registrados e assimilados em leituras especializadas. Pensando nessa possibilidade e, na dimensão histórica do conhecimento, levamos em conta não só os aspectos sociais, individuais, políticos, econômicos e coletivos do Ensino em Ciências, mas, o resgate de conceitos, linguagens, teorias e saberes ao longo da história do cérebro, a fim de que estudantes e professores possam ampliar suas experiências e seus conhecimentos teórico-práticos, situando-se no tempo e espaço e firmando-se como seres sócio- históricos do processo do aprender. Esse percurso não se iniciou nos dias de hoje, mas, [...] tem suas bases na antiguidade quando Sócrates em 370 a.C. sugeriu: “conhece-te a ti mesmo, pois dentro de ti reside toda sabedoria”. Dessa forma, lançou seus fundamentos no método introspectivo: olhar-se para dentro de si mesmo. Entretanto, sabemos que nem tudo reside dentro de nós. Há tanta coisa que aprendemos de fora que, precisamos na realidade entender como se processa essa linha divisória entre o mundo interno e o mundo externo, muitas vezes, confuso e complicado. (PRESA, 2007 p. 6). Atualmente, a escola requer uma pedagogia que não vise essencialmente transmitir conteúdos intelectuais, mas, sim, descobrir processos capazes de suprir as dificuldades existentes às áreas ligadas à aprendizagem. Diante de tal realidade, buscou-se no desenvolvimento da neurociência o intuito de incluir estes saberes com um aprender mais abrangente, contínuo e dinâmico, compreensivo e instigante para quem ensina e para quem aprende. Vive-se um tempo em que a dificuldade de aprender, de se concentrar, de memorizar, de persistir, de querer, está cada vez mais forte dentro das escolas. Assim sendo, identificou-se que a aprendizagem acontece sob dois aspectos: de um lado, os conhecimentos construídos e/ou reconstruídos e, de outro, os mecanismos utilizados para construí-los, visto que, a civilização atual faz parte de uma época totalmente influenciada, em grau sempre maior, pela tecnologia. Hoje em dia, têm-se informações precisas que a Neurociência cresceu, em passo acelerado, a partir do século XX, motivando novas abordagens, novas perguntas, novas 13 direções, novos recursos e, uma aplicação mais verdadeira do conhecimento cerebral. Entretanto, inúmeras incógnitas ainda permeiam em nossa cultura a respeito do cérebro. Neste contexto, surge, ainda, a necessidade dos educadores dialogarem dentro de uma visão inovadora, com os temas abordados em sala de aula. Por isso, este estudo traz informações de valor precioso e aponta, por meio de recursos, importantes caminhos parao conhecimento do sistema funcional complexo que é o cérebro. Atualmente, encontramos um moderno campo da ciência cognitiva, conhecido como a era do novo cérebro, voltado para o estudo dos mecanismos cerebrais responsáveis por nossos pensamentos, emoções, decisões e atos. Portanto, a Neurociência é um termo que reúne algumas disciplinas biológicas que estudam o sistema nervoso, especialmente a anatomia e a fisiologia do cérebro humano. Com isso, englobam-se três áreas principais: a neurofisiologia (estuda as funções do sistema nervoso), a neuroanatomia (estuda a estrutura do sistema nervoso, em nível microscópico e macroscópico) e a neuropsicologia (estuda as modificações comportamentais). Dentro da percepção de Bear, A revolução das Neurociências ocorreu quando os cientistas perceberam que a melhor abordagem para o entendimento da função do encéfalo vinha da interdisciplinaridade, a combinação das abordagens tradicionais para produzir uma nova síntese, uma nova perspectiva. (2006, p. 03). Assim, o estudo da evolução humana que também podemos chamar de filogênese nos leva a compreender melhor a adaptação sensório-motora dos seres vivos e, por consequência, dos sujeitos aprendentes, pois mesmo os mais primitivos dos humanos tiveram de se ajustar continuamente ao meio ambiente, que também é mutável, para sobreviverem enquanto indivíduo e ainda como espécie (RELVAS, 2009). Para Sarnat (1981 apud RIBAS, 2006), do ponto de vista anatômico, há três maneiras básicas de se estudar o sistema nervoso central (SNC). A primeira consiste em estudar a simples disposição espacial das suas estruturas já desenvolvidas, campo de estudo denominado neuroanatomia; a segunda, em estudar o seu desenvolvimento ontogenético; e a terceira, em estudar o seu desenvolvimento filogenético – ocorrido ao longo da chamada evolução das espécies, o que é feito principalmente através da paleontologia e da anatomia comparada. 14 Ribas (2006) analisa que para a discussão de considerações de ordem anatômica pertinentes a questões comportamentais, paralelamente às relevantes contribuições experimentais em animais e às observações clínicas em seres humanos, a análise dos conhecimentos existentes sobre a evolução filogenética das estruturas nervosas é particularmente útil, uma vez que ela nos possibilita fazer especulações sobre o aparecimento, o desenvolvimento e o embricamento dessas estruturas e as possíveis características e comportamentos dos seus respectivos elementos evolutivos. Ao propiciar uma visão progressiva das complexidades nervosa e comportamental ao longo da evolução, a análise filogenética também acarreta, a cada passo, questionamentos sobre a própria conceituação de termos como consciência e psiquismo, entre outros, principalmente por propiciar especulações sobre os possíveis paralelos comportamentais existentes entre as diferentes espécies e o próprio ser humano (RIBAS, 2006). Em relação ao processo evolutivo, é importante lembrar que este diz respeito a mudanças que ocorreram por força de fatores, principalmente ambientais, que influenciaram todos os seres vivos, e não através de simples adições terminais de novas estruturas. Os processos evolutivos têm como principais denominadores comuns a adaptação, a expansão da diversidade e o aumento da complexidade. Ao longo de milhões de anos, o SNC dos vertebrados se desenvolveu até atingir a complexidade do SNC humano, e é particularmente interessante e intrigante como o desenvolvimento embrionário e fetal do SNC humano refaz grosseiramente este mesmo curso (HAECKE; GOULD, 1977 apud RIBAS, 2006). As maiores dificuldades dos estudos filogenéticos evidentemente se devem à escassez de informações sobre os elementos já extintos, ao longo tempo necessário para observação de quaisquer mudanças evolutivas naturais ou experimentais e à veracidade das inferências sugeridas pelos estudos de anatomia comparada. O desenvolvimento de técnicas de sequenciamento do DNA seguramente propiciará avanços neste campo, dadas as suas possibilidades de comparar genomas de diferentes espécies e mesmo de espécies extintas (RIBAS, 2006). São condições fundamentais para que o indivíduo se adapte ao meio ambiente: a irritabilidade, a condutibilidade e a contratilidade. 15 Por meio da irritabilidade ou sensibilidade, a célula detecta as modificações do meio ambiente. Essa sensibilidade celular causada por um estímulo é conduzida à outra parte da célula pela condutibilidade, possibilitando uma resposta a esse estímulo. Essa resposta pode ser o encurtamento da célula pela propriedade chamada contratilidade que é uma reação que normalmente acontece no sentido de fugir a um estímulo nocivo ou para se aproximar de um estímulo agradável (mecanismo de defesa, por meio da motricidade). Em seres ainda mais complexos (por exemplo, metazoários), as células musculares responsáveis pela contratilidade foram ficando na parte mais interior do animal. Na superfície, ficaram as células sensórias responsáveis pela identificação do estímulo. Essa distância entre as células sensórias e as musculares foi compensada pela especialização de células exclusivas para permitir a condutibilidade da informação colhida na superfície, levando-as até o interior do ser, para que houvesse uma resposta, que pode ser de repulsão ou de aproximação, dependendo do teor do estímulo. Esses neurônios são células nervosas responsáveis por motricidade e sensibilidade do corpo. A evolução filogenética providenciou para que essas células especializadas em conduzir sinais se agrupassem e formassem um sistema nervoso central. Esse sistema de comando conta com neurônios sensitivos ou aferentes, que são responsáveis pela coleta de informações oriundas do meio ambiente. Essas informações ou sinais são enviados ao centro de comando formado pelo sistema nervoso central para que este elabore e retorne uma determinada reação ou resposta. Essa resposta é possível graças aos neurônios eferentes ou motores, podendo denominar-se motricidade voluntária. As respostas podem ser elaboradas e retomadas a partir de qualquer ponto do sistema nervoso central, como encéfalo, medula oblonga, tronco encefálico, etc. Os reflexos patelares, observados no joelho do homem quando se bate com um martelete nessa região, o que provoca o estiramento involuntário da perna para frente, é um exemplo de reação a partir da medula oblonga, denominando-se de motricidade involuntária. Um terceiro tipo de neurônio trouxe um considerável aumento do número de sinapses, o que aumentou consideravelmente a complexidade do sistema nervoso. Esse neurônio foi denominado de neurônio de associação. Ele associa os diversos tipos de informações e elabora as respostas a serem dadas ao estímulo. Seria o rudimento da inteligência, capaz de elaborar a 16 compreensão, o raciocínio, a linguagem, ainda que primitiva, porém diferenciada dos outros seres vivos. O crescimento do número de neurônios de associação aconteceu de forma agrupada e em uma das extremidades dos seres vivos, o que seria mais tarde a sua cabeça. Durante os deslocamentos, os animais percebiam mais rapidamente as mudanças do meio por intermédio desses neurônios agrupados nessa extremidade e podiam elaborar respostas mais rápidas, livrando-se de perigos, para encontrar alimento, para perpetuar a espécie ou para se manter nos territórios e sobreviver. Essa extremidade especializou-se em explorar ambientes e, por isso, foi aparelhada com boca, olhos, ouvidos, pele e nariz, enfim, todos os órgãos dos sentidos. Em virtude da sua importância, esse agrupamento de neurônios foi protegido por um crânio e deu ao homem a capacidade de elaborar tarefas mais finas, como um simples movimento de pegar o garfo e levá- lo à boca ou segurar um lápis e realizar um registro no papel. O crescimento gradual do encéfalo observado na escalafilogenética atinge seu maior grau de complexidade no ser humano. Os neurônios de associação situados no encéfalo foram os responsáveis pelo surgimento das funções psíquicas superiores. Chegava, assim, ao ápice da evolução do sistema nervoso. Daí em diante, o homem foi capaz de sentir, pensar, relacionar-se afetiva e emocionalmente, utilizando a motricidade corporal (os músculos voluntários e involuntários e as vísceras) como canal de expressão dos sentidos (RELVAS, 2009). Observando a estrutura do sistema nervoso, percebemos que ela tem partes situadas dentro do cérebro, da coluna vertebral e outras distribuídas por todo corpo. As primeiras recebem o nome coletivo de sistema nervoso central (SNC), e as últimas, de sistema nervoso periférico (SNP). É no sistema nervoso central que está a grande maioria das células, seus prolongamentos e os contatos que fazem entre si. No sistema nervoso periférico, estão relativamente poucas células, mas há muitos prolongamentos chamados fibras nervosas, agrupadas em filetes alongados chamados nervos. 17 É possível dizer que a evolução do sistema nervoso central (SNC) dos animais vertebrados se deu na direção do aumento de complexidade, com um gradativo e marcante aumento do tamanho cerebral, resultado de um crescente número de neurônios e do surgimento progressivo de novas estruturas cerebrais (particularmente o córtex cerebral) e de sua expansão. O caminho de evolução do SNC percorrido pelo seres humanos se deu em direção à crescente intercomunicação entre neurônios, levando ao desenvolvimento de novas estruturas neuronais, que nos possibilitam uma mais rica percepção consciente do mundo em que vivemos e uma mais efetiva adaptação a diferentes ambientes. O processo evolutivo levou (até pela complexidade de suas dimensões e potencialidades) à separação de funções entre os nossos hemisférios corticais, criando-nos, de um lado, um “cérebro” cognitivo, racional e analítico e, de outro, um “cérebro” intuitivo, afetivo e emocional. Da existência destes dois modos operacionais surge-nos, se soubermos integrá-los harmoniosamente, a potencialidade de um processo de consciência bastante ampliado e de uma vida mais plena, criativa e amorosa. É preciso também notar que o processo de interação entre os neurônios não é fixo, mesmo após o nosso desenvolvimento e maturação iniciais. Ao contrário, dada a plasticidade entre as conexões sinápticas e à ação variável de substâncias transmissoras e moduladoras, o cérebro deve ser entendido como um conjunto de sistemas funcionais altamente dinâmicos com amplas potencialidades de reajuste e até de recuperação. Finalmente é preciso considerar que o homem não é um organismo acabado. Seu cérebro continua em constante evolução biológica adequando-se sempre a novas circunstâncias, e em busca do equilíbrio (SCHMIDEK; CANTOS, 2008). A Neurociência é uma ciência do século XX, ou seja, relativamente recente. Data da década de 1970 e resulta da confluência de várias disciplinas que até então concebiam o sistema nervoso de maneira independente e desarticulado, como a neuroanatomia, a neurofisiologia, a neurologia, a psiquiatria, a psicologia, entre outras. Assim sendo, a neurofisiologia examina as funções do sistema nervoso e, utiliza eletrodos para instigar e registrar a reação das células nervosas ou de áreas maiores do cérebro. A neuroanatomia estuda a estrutura do sistema nervoso, em nível microscópico e macroscópico. A neuropsicologia analisa a relação entre as funções neurais e psicológicas. 18 Ultimamente têm-se informações de que a conexão do cérebro e da neurociência inclui estreitas ligações com os processos cognitivos, pois, permite orientar educadores na utilização do conhecimento das neurociências no ensino e na abordagem dos problemas de aprendizagem, visando desenvolvimento de práticas promotoras da aprendizagem, preventivas e terapêuticas das suas dificuldades. Nos últimos trinta anos, houve progressos consideráveis no conhecimento do cérebro. Hoje em dia, sabe-se muito mais sobre a organização anatômica do cérebro, sobre a circulação da informação dentro dele, sobre seus neurotransmissores, sobre a interação com o mundo exterior, seja ele físico social ou cultural, do que no século XIX ou início do século XX. Muito se avançou na compreensão dos mecanismos moleculares que participam da comunicação entre os neurônios e as repercussões disso são consideráveis. Portanto, o século XXI com todos os avanços é, com certeza, o “século do cérebro”. O educador está cotidianamente agindo nas modificações neurobiológicas cerebrais que levam à aprendizagem. No entanto, desconhece como o cérebro trabalha. Dessa forma, seria interessante que o educador antes de passar um conteúdo de Ciências, em particular sobre o cérebro, questionasse: Sabendo que o cérebro é o órgão da aprendizagem, qual seria a contribuição das Neurociências para a educação? O conhecimento do funcionamento do cérebro, objeto de estudo das Neurociências, poderia contribuir para o processo ensino- aprendizagem mediado pelo educador? Dessa forma, avaliar a coordenação do cérebro, suas funções, períodos críticos, as habilidades cognitivas e emocionais, as potencialidades e limitações do sistema nervoso, a memória, as dificuldades de aprendizagem e intervenções apropriadas, pode tornar o trabalho do educador mais significativo, eficiente e autônomo. Portanto, o grande desafio do século XXI é conhecer cada parte que compõe o cérebro, associá-lo a uma comunicação intra e interpessoal e revelar os mistérios na esfera mental, emocional e cognitiva do ser humano. 19 QUESTÕES EPISTEMOLÓGICAS DAS NEUROCIÊNCIAS COGNITIVAS Neste texto2, identificam-se quatro questões centrais fundamentais para a epistemologia da neurociência de orientação cognitiva: a multiplicidade de níveis de análise no estudo das funções do cérebro; o confronto entre modelos computacionais e dinamicistas; o tratamento adequado das interações entre cérebro, corpo e ambiente; e os problemas filosóficos encontrados nas tentativas de se construir uma teoria neurobiológica dos processos conscientes e da linguagem humana. INTRODUÇÃO Os resultados das pesquisas neurocientíficas têm influenciado, por meio de suas aplicações médicas, diversos aspectos da vida humana; no entanto, as bases conceituais da neurociência têm recebido pouca atenção. A pesquisa empírica tem gerado muitos resultados experimentais, mas tal conhecimento ainda não foi integrado em um quadro convincente de como os processos cognitivos são realizados pelo cérebro. Isso se deve a fatores metodológicos e sociológicos que conduziram à proliferação de dados sem a concomitante sofisticação teórica. As limitações decorrem, possivelmente, da dificuldade intrínseca em se produzir uma teoria unificada da função cognitiva do cérebro e da hiperespecialização da vida acadêmica, fazendo que as carreiras científicas dos pesquisadores se estabeleçam dentro de recortes conceituais e metodológicos limitados. A neurociência cognitiva se originou de um esforço colaborativo recente, seguindo um padrão histórico de trabalho interdisciplinar nas ciências do cérebro e do comportamento. Tais esforços incluem a psicologia fisiológica do início do século XX, a neuropsicologia de meados do século passado até o presente, e o próprio termo 'neurociências', que apareceu nos anos 1960, denotando uma área mais ampla que a neuroanatomia e neurofisiologia. Tais esforços tentaram relacionar estudos dedicados a aspectos diversos do cérebro, e que podem ser pensados em três dimensões: a) 'vertical': referindo-se a níveis de organização estrutural, e respectivas funções - 2 Publicado pela revista Trabalho, Educação e Saúde. Versão Online. ISSN 1981-7746. Trab. educ. saúde (Online) vol.8 no.3 Rio de Janeiro nov. 2010. http://dx.doi.org/10.1590/S1981-77462010000300010.Autor: Alfredo Pereira Jr: Professor adjunto do Departamento de Educação do Instituto de Biociências da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp), São Paulo, Brasil. Doutor em Lógica e Filosofia da Ciência pela Universidade Estadual de Campinas. Pós-Doutorado em Ciências do Cérebro e da Cognição no Massachusetts Institute of Technology. 20 átomos, moléculas, células, tecidos, subsistemas, redes de ampla escala; b) 'horizontal': referindo-se a interações entre cérebro, corpo e ambiente de organismos; c) temporal: referindo- se a processos filogenéticos e ontogenéticos que determinam estrutura e função de cérebros de organismos individuais. Tais dimensões e respectivos níveis de análise parecem ser irredutíveis e difíceis de integrar. Em face dessas dificuldades, alguns cientistas como G. Edelman (1987; 1989), A. Damasio (1999) e R. Llinás (2002) têm se proposto a discutir problemas epistemológicos, o que conduziu a contribuições originais e pertinentes a respeito dos paradigmas neurocientíficos. A migração conversa, de filósofos que discutem neurociência, tem sido notavelmente pequena. Os Churchland são exceções importantes a esse respeito (ver CHURCHLAND, 1986; CHURCHLAND, 1988), apesar de sua proposta de substituição da descrição de senso comum dos estados mentais pela linguagem neurocientífica (materialismo eliminativo) não ter encontrado o apoio que esperavam. OS PARADIGMAS COMPUTACIONAL E DINAMICISTA Os dois principais tipos de modelos cognitivos utilizados no século XX para se entender o funcionamento cerebral são o combinatorial (ou 'computacional') e o de sistemas dinâmicos, frequentemente tomados como opostos e excludentes. Já no Simpósio Hixon, realizado em 1948, foram defendidas duas visões da função cerebral. Os que a conceberam em termos da computação de pulsos elétricos (VON NEUMANN, 1951; MCCULLOCH, 1951) discordaram dos que a pensaram em termos de 'campos' (KOHLER, 1951) ou de 'ação de massas' (LASHLEY, 1960). Da proposta dos primeiros, derivou-se a neurociência computacional, uma tentativa de explicar as funções cognitivas com base em mecanismos de processamento de informação e construção de representações mentais que vicejou ao final do século XX. Da proposta dos segundos, deriva-se a corrente dinamicista, que concebe os processos cognitivos em uma dimensão corpórea e interativa com o ambiente, favorecendo modelos de cunho ecológico que enfocam as ações dos sistemas cognitivos em seus respectivos contextos. Assim, as funções de representação ficariam em segundo plano, entendendo-se a cognição como um processo de adaptação ativa. 21 Nos anos 1950 e 1960, o uso do eletroencefalograma para o estudo de cognição sugeriu uma concepção de função cerebral em termos de padrões dinâmicos (WALTER, 1963; ROY JOHN, 1967), ideia ainda defendida por investigadores em percepção (PRIBRAM, 1991) e proponentes de metodologias dinamicistas em neurociência (KELSO, 1995; VAN GELDER, 1997). Não obstante, nos anos 1970, a época de ouro da inteligência artificial, o modelo do computador digital foi frequentemente considerado adequado para apreender as funções cognitivas do cérebro. O paradigma computacional tem influído na interpretação de dados obtidos por meio de tecnologias de imagem da atividade cerebral, PET-scanners e MRI funcional. Esforço significativo tem sido dedicado ao mapeamento do cérebro em termos de 'módulos', seguindo o conceito proposto por Fodor (1983). Tais interpretações supõem que as diversas regiões do cérebro (em especial, do neocórtex) seriam especializadas em funções cognitivas como memória, atenção e pensamento. Também têm sido usados modelos de tipo 'conexionista' (ou de 'redes neurais') simulados por computadores digitais, para se descrever a possível arquitetura de tais 'módulos'. Esse paradigma dominou a neurociência cognitiva nos anos 1990, mas sinais de esgotamento são visíveis, acompanhados por uma tendência a refocalizar os problemas da integração e sincronização. A história da neurociência exibe uma ênfase alternada nas questões especialização e integração de função. Tal alternância refletiria a 'dialética fundamental' da organização do cérebro (FRITH e FRISTON, 1997), consistindo em oposição e ao mesmo tempo complementaridade entre especialização e integração de função. Alguns processos cerebrais parecem ser mais bem analisados em termos de sistemas combinatoriais biologicamente especializados (processos bioquímicos na sinapse, codificação da informação sensorial pela frequência dos disparos neuronais), ao passo que outros seriam mais bem analisados em termos de sistemas dinâmicos apoiados por mecanismos físicos gerais (por exemplo, a difusão de íons de cálcio, a interação de campos eletromagnéticos, os ciclos de percepção e ação, o funcionamento do sistema vestibular etc.). De fato, seria surpreendente se cérebros animais usassem só uma dessas estratégias. Um reconhecimento de tal complementaridade faria diferença no estudo das funções cerebrais, levando ao descrédito os modelos que assumem exclusivamente uma visão computacional ou dinamicista. 22 INTERAÇÕES CÉREBRO, CORPO E AMBIENTE A relevância das interações entre cérebro, corpo e ambiente de organismos foi antecipada num trabalho teórico, escrito em 1938, do pioneiro da etologia Jakob von Uexkull (1957), e na pesquisa em percepção visual (por exemplo, HELD e HEIN, 1963; GIBSON, 1979). Recentemente essa questão reemergiu como a visão 'encarnada' (embodied) da cognição, proposta na ciência cognitiva (por exemplo, CLARK, 1996), na robótica (por exemplo, Brooks, 1991) e na neurociência (por exemplo, BALLARD et al., 1997). A interação entre cérebro, corpo e ambiente envolve difíceis problemas epistemológicos relativos à influência de padrões externos de informação na sinapse e na atividade metabólica do neurônio, e à gênese da intencionalidade subjacente à consciência. Aqui enfocarei dois tópicos centrais, a distinção entre 'reconhecimento' e 'representação', e a dimensão pragmática dos processos computacionais do cérebro. O conceito de 'reconhecimento' de padrões é aqui entendido como a formação de correspondências parciais entre propriedades dos estímulos que excitam o sistema nervoso periférico e os correspondentes padrões de atividade neuronal no sistema nervoso central (SNC) elicitados pelos primeiros - o conceito de 'correspondência parcial' entre estruturas em modelos científicos foi proposto por Da Costa e French (1990). A formação de correspondências parciais sugere um mecanismo de 'ressonância', como proposto no modelo de redes neurais ART (Adaptive Resonance Theory) de S. Grossberg (ver GROSSBERG e MERRILL, 1996; para uma proposta semelhante, ver também AMIT, 1995). É possível que os padrões ressonantes tenham uma estrutura temporal, descritível em termos de autocorrelação, ou seja, várias partes de um sistema, em diferentes escalas temporais, apresentam padrões de atividade semelhantes (ver CARIANI, 1994). O conceito de 'representação', por sua vez, implica uma relação isomórfica entre a estrutura que representa e a estrutura representada (NEWELL, 1990); seu uso, portanto, deve restringir-se a processos em que tal isomorfismo esteja presente. Na neurociência, estes processos seriam aqueles em que padrões formados em uma parte do cérebro são copiados e recombinados por outra parte do cérebro. Processos de reconhecimento de padrões externos ocorrem nas áreas perceptuais, formando 'matrizes' que são copiadas e recombinadas pelo 'sistema executivo', gerando novos padrões informacionais, úteis para o planejamento e o 23 controle do comportamento. As matrizes são reutilizadas em processos de imaginação, no sonho e no relembrar, podendo ainda ser alteradas mediante processos perceptuais novos. A distinção entre reconhecimento e representação seria semelhante então à distinçãoentre 'entender' e 'raciocinar'. 'Entender' corresponde a processos de reconhecimento, que emparelham padrões internos e externos. 'Raciocinar' corresponde a processos combinatoriais endógenos que constroem padrões mais complexos com base em recombinações de cópias das matrizes perceptuais, independentemente da estrutura do mundo externo (no exemplo clássico, pode-se formar a imagem de um unicórnio pela recombinação de padrões de animais percebidos). Na literatura científica, notamos que tal distinção não é feita, resultando em um uso indiscriminado do termo 'representação mental' para se referir à atividade de circuitos cerebrais que presumivelmente dariam suporte a processos cognitivos. Esse uso pode ser considerado um dos maiores problemas epistemológicos das neurociências cognitivas, ensejando muitas críticas e tentativas de eliminação de sua utilização, uma vez que o termo carrega consigo determinadas suposições oriundas da filosofia moderna e que foram absorvidas pelas ciências cognitivas. Dentre elas, destaco as seguintes: ➢ identificação de processos mentais com processos lógicos: o ser humano seria um agente exclusivamente racional que pautaria sua conduta em raciocínios corretos, por meio dos quais as alternativas de ação seriam representadas explicitamente a fim de que houvesse uma escolha consciente; ➢ intencionalidade cognitiva: a mente humana seria um sistema fundamentalmente cognitivo cuja consciência sempre se refere a objetos intencionais, ou seja, aqueles cuja existência está no domínio da própria mente e/ou em um mundo platônico das ideias. O pensamento se refere a objetos intencionais mediante representações, sendo a linguagem o meio mais apropriado para se elaborarem as mesmas; ➢ exclusividade cognitiva: mesmo que se considerem os processos afetivos e emocionais como constituintes da mente humana, eles são rebaixados a segundo plano, atuando como perturbações dos processos cognitivos. Particularmente espinhosa é a discussão do uso do termo 'representação' para fazer referência a estados afetivos e emocionais. Será que o cérebro representa sensações (como 24 calor, fome, dor) e sentimentos (feelings em inglês, incluindo, por exemplo, tristeza, raiva e medo)? Não seria mais apropriado dizer que o indivíduo como um todo vivencia tais sensações e emoções? Encontramos, na situação acima descrita, dois novos problemas linguísticos, que acabam tornando-se problemas epistemológicos: a atribuição dos estados mentais ao cérebro, e não à pessoa como um todo, e a suposição de origem racionalista, possivelmente cartesiana, e que a linguística de Chomsky herdou, de que estados afetivos e emocionais seriam redutíveis a estados cognitivos. UMA COMPUTAÇÃO PRAGMÁTICA? Nos sistemas vivos submetidos à pressão adaptativa, o processo de recombinação de conteúdos mentais é guiado por objetivos. Cérebros reconhecem padrões naturais oriundos dos ambientes nos quais os animais lutam para sobreviver, e recombinam tais padrões obedecendo a parâmetros pragmáticos. Em computadores digitais falta a dimensão pragmática, derivada da pressão seletiva pela sobrevivência e pela reprodução; os computadores seriam máquinas que associam representações artificialmente codificadas, de acordo com funções previamente programadas. Nos sistemas vivos, as recombinações são monitoradas por meio de mecanismos de reaferência (reafference), que alertam o organismo sobre os resultados de ações prévias. O planejamento de ações novas está baseado na correção de discrepâncias (mismatches) entre o resultado intencionado e as consequências percebidas de ações prévias. No cérebro dos mamíferos, caracterizado pelo desenvolvimento das áreas neocorticais, a recombinação de padrões constituiria o modus operandi do 'sistema executivo', composto pelo córtex pré-frontal e suas conexões com áreas associativas perceptuais - a parietal e a ínfero- temporal posterior -, e pelo sistema límbico (ver D'ESPOSITO e GroSSMAN, 1996). Essa visão é compatível com a concepção funcional do cérebro como composto de um nível básico de processadores paralelos que se combina com um segundo nível de processamento de tipo serial (ver DENNETT, 1991). Os sistemas perceptuais de reconhecimento seriam os processadores paralelos, e a biocomputação realizada pelo sistema executivo constituiria o processamento serial. 25 Entretanto, os modelos computacionais, que se baseiam na codificação digital da informação, podem ser incompatíveis com os aspectos afetivos e emocionais da experiência consciente. Ora, os mecanismos de referência só se tornam efetivos quando geram respostas afetivas/emocionais que possibilitam ao indivíduo avaliar - em termos existenciais, que incluem, mas não se limitam, ao processamento lógico - a adequação de suas ações. Por exemplo, acredita-se que a existência da dor sirva como sinal de alerta para que os indivíduos procurem se afastar de determinadas situações que possam colocar em risco a sua integridade físico-biológica. Nesse caso, o componente dor seria essencial em modelos computacionais da cognição, porém como implementar o fenômeno da dor em computadores ou robôs? Seria possível distinguir computacionalmente, por meio de uma codificação digital, a dor e o prazer? Tal tarefa parece ser impossível, pois inclusive no plano biológico tal distinção é nebulosa. Por exemplo, uma região do cérebro chamada ínsula é ativada em ambas as situações, ou seja, quando uma pessoa sente certos tipos de dor e quanto sente certos tipos de prazer. Para explicar os feelings em termos físico-biológicos, possivelmente seja necessário um novo tipo de abordagem (ver, por exemplo, PEREIRA JR. e FURLAN, 2010). ATIVIDADE CEREBRAL E ATIVIDADE MENTAL Uma concepção de processos cognitivos baseada em categorias das ciências do cérebro não implica a tese de que as categorias psicológicas seriam teoricamente redutíveis a - ou elimináveis, em prol de - categorias neurobiológicas, o que tinha sido proposto por Churchland (1986) e Crick (1994). Ao contrário, nos estudos experimentais da neurociência cognitiva, cada nível de função do cérebro é acessado por uma metodologia diferente, encontrando-se possíveis correlações quando os resultados são comparados. Por exemplo, em uma sessão de FMRI (functional Magnetic Resonance Imaging/Ressonância Magnética Funcional) o sujeito executa tarefas cognitivas enquanto seu cérebro é esquadrinhado pelo equipamento de neuroimagem. É na interpretação de resultados que os dados da neuroimagem são correlacionados com os dados comportamentais da tarefa cognitiva, induzindo-se uma possível relação (causal ou não) entre eles. Explicações causais de cognição em termos de processos cerebrais são possíveis e cientificamente desejáveis, embora talvez incompletas. Os efeitos de neurotransmissores e receptores sobre estados cognitivos e emocionais estão sendo progressivamente descobertos. O 26 progresso do conhecimento da fisiologia do cérebro não fará as disputas filosóficas sobre a natureza da mente desaparecerem, mas pode provocar uma mudança do estilo de discussão: em vez de um confronto de posições em nível puramente teórico, pode-se passar a discussões baseadas na interpretação dos dados empíricos. Por exemplo, ao se discutir se um transtorno mental - como a esquizofrenia - tem uma base genética, é possível classificar os diversos tipos de alterações cerebrais correlacionados com as psicopatologias e verificar se existem elementos comuns em suas diversas manifestações. Uma conclusão sugerida pelos estudos de lesões cerebrais e alterações farmacológicas é que de alguma maneira (a ser elucidada) processos cerebrais 'causam' processos conscientes (o que tem sido discutido por SEARLE, 1997). Nesses estudos, por exemplo, são comparados dois comportamentos em um único organismo: o primeiro, anterior, e o segundo, imediatamente posteriora uma lesão cerebral ou a uma alteração bioquímica. A inferência usualmente feita é que a diferença pertinente se deve à ausência da estrutura subtraída pela lesão ou pela alteração de concentração de compostos bioquímicos. Tal inferência é semelhante ao que é feito em outras áreas de ciência. Quando outra premissa plausível é acrescentada - a de que as mudanças de comportamento indicam mudanças nos processos conscientes -, a conclusão em questão é obtida, ou seja, que alterações em estados cerebrais 'causariam' mudanças nos processos conscientes. Manifesta-se aqui o problema de se entender como é possível que processos eletroquímicos na rede neuronal contribuam de alguma forma para 'causar' a experiência consciente, uma vez que as categorias que descrevem a experiência consciente (por exemplo, as qualidades sensoriais, como cores e sons, chamadas pelos filósofos de qualia) não seriam dedutiva ou mesmo semanticamente deriváveis dos referidos processos neuronais. Tal visão implicaria um conceito peculiar de causação que não foi discutido por Searle (1997): haveria relações causais entre processos descritos por categorias diferentes e lógico/semanticamente irredutíveis? O efeito não seria uma consequência lógica, nem pertenceria à mesma categoria semântica da causa. Uma consequência disso é que propriedades do efeito (conteúdos dos processos conscientes) não poderiam ser deduzidas das propriedades da causa (características dos processos cerebrais). 27 Em outras palavras, embora a neurociência cognitiva descubra correlações entre o cérebro e a mente, um 'fosso explicativo' (explanatory gap, de acordo com LEVINE, 1983) restaria. Essa visão parece desafiar tanto o clássico princípio de razão suficiente, de Leibiniz, o qual afirma que tudo aquilo que existe tem uma razão, no sentido de explicação racional, quanto o modelo de lei de cobertura (NAGEL, 1961), usado para a explicação científica dos fenômenos e que postula serem as propriedades dos efeitos dedutíveis das propriedades das causas (usando- se como premissas as leis científicas e as condições iniciais do sistema em estudo). Uma contribuição original da epistemologia da neurociência cognitiva seria a análise da possibilidade de efetiva explicação de processos cognitivos com base em categorias neurobiológicas. No caso de se concluir por uma impossibilidade, resta ainda a alternativa epistemológica de construção de modelos das relações entre processos cerebrais e processos mentais conscientes, como proposto por Lungarzo e Pereira Jr. (2009). O monismo de duplo aspecto (PEREIRA JR. et al., 2010) é uma posição filosófica que entende serem indissociáveis os aspectos físicos e mentais, ambos constituintes fundamentais do mundo em que vivemos, e não poderem ser eliminados ou reduzidos um ao outro. Nessa perspectiva em que o mundo físico e o mundo mental constituem uma unidade do tipo yin-yang, a tarefa da neurociência cognitiva seria justamente a de encontrar as devidas correspondências (isomorfismos ou homeomorfismos) entre padrões de atividade biofísica do cérebro e padrões de atividade mental (consciente ou inconsciente). COMENTÁRIOS FINAIS Os quatro temas epistemológicos aqui resenhados convergem no problema principal da neurociência cognitiva: entender como processos cognitivos são executados pelo cérebro, em suas interações com o (restante do) corpo e o ambiente. Tais temas refletem o avanço de pesquisa neurocientífica em uma área previamente ocupada por filósofos e psicólogos. 28 A NEUROCIÊNCIA E AS BASES ESTRUTURAIS DO SISTEMA NERVOSO O Sistema Nervoso é o órgão onde se enraízam a sensibilidade consciente, a mobilidade espontânea e a inteligência. Por este motivo é analisado como o centro nervoso mais respeitável de todo o sistema. Nada escapa a ele e ao desenvolvimento integral do ser humano. De acordo com Relvas, O sistema nervoso detecta estímulos externos e internos, tanto físico quanto químico, e desencadeia respostas musculares e glandulares. Ele é formado, basicamente, por células nervosas, que se interconectam de forma específica e precisa, formando os circuitos (redes) neurais. (2005, p.33). Com isso, pode-se observar que o sistema nervoso é uma rede complexa que permite a comunicação do ser humano com o ambiente e, questionar esses circuitos que produzem comportamentos variáveis e invariáveis (reflexo). Incluem além de componentes sensoriais, referentes ao ambiente, os motores, geradores de movimentos, e os interativos, que recebem, armazenam e processam as informações. Assim, dentre os sistemas que compõem o organismo humano, neste estudo, o nosso maior interesse está no sistema nervoso, composto pelo sistema nervoso central - SNC (encéfalo e medula) e sistema nervoso periférico - SNP. São funções essenciais do sistema nervoso: • Ajustar o organismo ao ambiente; • Perceber e identificar as condições ambientais externas, bem como as condições reinantes dentro do próprio corpo; • Elaborar respostas que adaptem a essas condições; • Função sensorial, integrativa e motora. O sistema nervoso é um tecido originário de um folheto embrionário denominado como ectoderme, mais precisamente de uma área diferenciada deste folheto embrionário, a placa neural. Inicialmente, a placa neural contém cerca de 125 mil células, que vão dar origem a um sistema que é composto por aproximadamente 100 bilhões de neurônios no futuro. A placa neural, aproximadamente na 3ª semana de gestação, se fecha, formando um tubo longitudinal (tubo neural) que na sua região rostral ou anterior, sofre uma dilatação que 29 dará origem a uma parte fundamental do Sistema Nervoso Central, o Encéfalo. Nos pontos de encontro ou fechamento das extremidades da placa neural, no recém-formado tubo neural, forma-se a crista neural que dá origem a componentes que a neuroanatomia nomina como elementos periféricos e componentes celulares gliais. O Sistema Nervoso pode ser classificado de várias formas, sendo a classificação mais comum aquela que o divide em: a) sistema nervoso central (SNC), aquele que está contido no interior do chamado “estojo axial” (canal vertebral e crânio), ou seja, o encéfalo e a medula espinhal; b) sistema nervoso periférico (SNP), aquele que é encontrado fora deste estojo ósseo, que se relaciona com o esqueleto apendicular, sendo os nervos (axônios) e gânglios (formações de corpos neuronais ganglionares dispersas em regiões do corpo ou mesmo dispostas ao longo da coluna vertebral, como os gânglios sensitivos). No entanto, também podemos dividir o sistema nervoso funcionalmente em somático ou de vida de relação, que lembra o sistema nervoso que atua em todas as relações que são percebidas por nossa consciência; e, em visceral ou vegetativo, aquele interage de forma inconsciente, no controle e na percepção do meio interno e vísceras. Tanto o somático quanto o vegetativo, possuem componentes aferentes (sensitivos) e eferentes (motores) (DIAS; SCHNEIDER, 2006). Neste mesmo sentido, Bear (2006, p. 168-182) comenta que alguns desses componentes são essenciais em sua estrutura e ao funcionamento do cérebro. São eles: ➢ A medula espinhal ou raquiana (último componente do sistema nervoso central). Ela está localizada dorsalmente, interiormente ao canal vertebral. Nela, a massa cinzenta está localizada mais profundamente e a massa branca mais superficialmente. Assim, é capaz de controlar boa parte dos atos reflexos, sem a interferência do cérebro, mas apesar disso, grande parte dos estímulos recebidos por ela é enviada ao encéfalo, para a distribuição pelos vários centros. ➢ O tronco encefálico (formado pelo mesencéfalo, pela ponte e pela medula) conecta o cérebro à medula espinhal, além de coordenar e entregar as informações que chegam ao encéfalo. Controla ainda a atividade de diversas partes do corpo. 30 ➢ O mesencéfalo recebee coordena informações referentes ao estado de contrações dos músculos e a postura, responsável pelos reflexos. ➢ O cerebelo ajuda a manter o equilíbrio e a postura. ➢ O bulbo raquiano está implicado na manutenção das funções involuntárias, tais como a respiração. A ponte é constituída principalmente por fibras nervosas mielinizadas que ligam o córtex cerebral ao cerebelo. ➢ O tálamo, localizado dentro do prosencéfalo (conhecido como encéfalo anterior), age como centro de retransmissão dos impulsos elétricos, que viajam para o córtex cerebral. Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=areas+funcionais+do+cerebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/sist_nervoso/cerebro/cerebro. O sistema nervoso forma no organismo uma rede de comunicações entre a cabeça e todos os órgãos do corpo. Ele é formado pelo tecido nervoso, onde se destacam os neurônios e as células glia (dão sustentação aos neurônios e auxiliam no seu funcionamento). As células glia constituem cerca da metade do volume do nosso encéfalo. Há diversos tipos de células gliais. Os astrócitos, controlando a passagem de substâncias do sangue para as células do sistema nervoso. Os oligodendrócitos e as células de Schwann enrolam-se sobre os axônios de certos neurônios, formando envoltórios isolantes. (RELVAS, 2005, p. 23). 31 Os neurônios são células que possuem um corpo celular e prolongamentos. Os prolongamentos curtos são chamados dendritos; os prolongamentos longos, únicos em cada neurônio, são chamados axônio. A função dos neurônios é conduzir impulsos nervosos. Esses impulsos caminham em sentido único, entrando pelos dendritos, passando pelo corpo celular e saindo pelo axônio. Chama-se nervo a um feixe de células nervosas. Fibras nervosas são axônios mielinizados. Os nervos possuem fibras aferentes ou sensitivas, que levam informações aos centros nervosos, e fibras eferentes ou motoras, que trazem as respostas dos centros nervosos. “Organograma do Sistema Nervoso” Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/sist_nervoso/cerebro/cerebro. 32 Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/sist_nervoso/medulaespinhal. Observando a estrutura do sistema nervoso, percebemos que eles têm partes situadas dentro do cérebro e da coluna vertebral e outras distribuídas por todo corpo. As primeiras recebem o nome coletivo de sistema nervoso central (SNC), e as últimas de sistema nervoso periférico (SNP). É no sistema nervoso central que está a grande maioria das células nervosas, seus prolongamentos e os contatos que fazem entre si. No sistema nervoso periférico estão relativamente poucas células, mas muitos prolongamentos chamados fibras nervosas, agrupados em filetes alongados chamados nervos. A esse respeito, Capovilla e do Vale destacam, Muitas funções do sistema nervoso como a sensação, percepção, memória, movimento e ação, linguagem, pensamento, emoção, resultam da fina, adequada e harmônica integração de toda a rede neuronal. Diferentes componentes do sistema nervoso periférico e central mantêm-se em uma relação de dependência recíproca, tendo o neurônio como unidade sinalizadora que cumpre funções de transmissão e processamento de sinais através de dois de seus prolongamentos: os dendritos, verdadeiras antenas para os sinais provenientes de outros neurônios e o axônio, um prolongamento longo que transporta a mensagem, contida no seu interior, o neurotransmissor, para locais, inclusive de grande distância, do corpo. (2004, p. 113). 33 Desta forma, essa relação de proximidades e dependência recíprocas localiza em regiões distintas, conjunto de neurônios que levam informação para o SNC: as fibras aferentes (respondem ao estímulo sensorial nos olhos, ouvidos, pele, nariz, músculos, articulações) e as fibras eferentes que enviam sinais para os músculos e as glândulas. Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/sist_nervosoperiferico/cerebro/cerebro. Assim, o SNC (sistema nervoso central) recebe, analisa e integra informações. É o local onde ocorre a tomada de decisões e o envio de ordens. O SNP (sistema nervoso periférico) carrega informações dos órgãos sensoriais para o sistema nervoso central e do sistema nervoso central para os órgãos efetores (músculos e glândulas). O SNC divide-se em encéfalo e medula. O encéfalo corresponde ao telencéfalo (hemisférios cerebrais), diencéfalo (tálamo e hipotálamo), cerebelo, e tronco cefálico (que se divide em: bulbo, situado caudalmente; mesencéfalo, situado cranialmente; e, ponte, situada entre ambos). 34 Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/sist_nervosoperiferico/cerebro/cerebro. Os órgãos do SNC são protegidos por estruturas esqueléticas (caixa craniana, protegendo o encéfalo; e coluna vertebral, protegendo a medula - também denominada raque) e por membranas denominadas meninges, situadas sob a proteção esquelética: dura-máter (a externa), aracnóide (a do meio) e pia-máter (a interna). Entre as meninges aracnóide e pia-máter há um espaço preenchido por um líquido denominado líquido cefalorraquidiano ou líquor. Decorrente disso, compreendemos que no ser humano, todo nosso comportamento, desde as mais simples às mais complexas funções nos mecanismos biológicos pelos quais nos movemos, pensamos, percebemos, aprendemos, lembramos, são reflexos das funções cerebrais. Em sendo, podemos afirmar que o Sistema Nervoso Central (encéfalo e medula espinhal) está contido em um estojo ósseo denominado estojo axial. Este estojo é constituído pelo crânio, que abriga o encéfalo e a coluna vertebral, formada por vértebras nos segmentos 35 cervical, torácica (ou dorsal) e lombar que contém em sua luz (no canal vertebral ou forame vertebral) a medula espinhal, que se entende somente até a primeira vértebra lombar. Já na região lombo-sacral o canal vertebral abriga a cauda equina e o filum terminale. Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=areas+funcionais+do+cerebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/sist_nervoso/cerebro/cerebro. Córtex significa ‘casca’ em latim. De fato, o córtex é uma fina camada acinzentada que envolve o encéfalo e possui de quatro a nove milímetros de espessura. Também é chamado de neocórtex, de neo = novo em latim, porque é a estrutura mais recente na evolução dos mamíferos e dos primatas. São no córtex que se localizam as células nervosas (neurônios) responsáveis por grande parte dos nossos processos mentais superiores. Na região mais profunda, se encontra a massa branca, nela estão localizados os corpos dos neurônios e também seus axônios e dendritos. As diferentes partes do córtex cerebral são divididas em quatro áreas chamadas de lobos cerebrais, tendo cada uma funções diferenciadas e especializadas. Os lobos cerebrais são designados pelos nomes dos ossos cranianos nas suas proximidades e que os recobrem. O lobo frontal fica localizado na região da testa; o lobo occipital, na região da nuca; o lobo parietal, na parte superior central da cabeça; e os lobos temporais, nas regiões laterais da cabeça, por cima das orelhas. 36 O lobo frontal, que inclui o córtex motor e pré-motor e o córtex pré-frontal, está envolvido no planeamento de ações e movimento, assim como no pensamento abstrato. A atividade no lobo frontal aumenta nas pessoas normais somente quando temos que executar uma tarefa difícil em que temos que descobrir uma sequência de ações que minimize o número de manipulações necessárias. A parte da frente do lobo frontal, o córtex pré-frontal, tem que ver com estratégia:decidir que sequências de movimento ativar e em que ordem e avaliar o seu resultado. As suas funções parecem incluir o pensamento abstrato e criativo, a fluência do pensamento e da linguagem, respostas afetivas e capacidade para ligações emocionais, julgamento social, vontade e determinação para ação e atenção seletiva. Traumas no córtex pré- frontal fazem com que uma pessoa fique presa a estratégias que não funcionam ou que não consigam desenvolver uma sequência de ações correta. AS MENINGES O sistema nervoso central é protegido por três envoltórios formados por tecido conjuntivo, denominados, como meninges, sendo estas, na ordem do interior para o exterior: 1. Piamáter (Acolada mais intimamente ao sistema nervoso, é impossível de ser totalmente removida sem remover consigo o próprio tecido nervoso); 2. Aracnóide (Situada entre a Pia e Duramáter, é provida de trabéculas que permite a circulação do líquor); 3. Duramáter (Trata-se do envoltório mais externo e mais forte, que em conjunto com a Aracnóide é denominada como paquimeninge); O conjunto, piamáter e aracnóide é denominado leptomeninge. A MEDULA ESPINHAL Etimologicamente, medula significa miolo e indica tudo o que está dentro. A medula espinhal é assim denominada por estar dentro do canal espinhal ou vertebral. A medula é uma massa de tecido nervoso alongada e cilindróide, situada dentro do canal vertebral, sem ocupá- lo completamente e ligeiramente achatada ântero-posteriormente. Tem calibre não uniforme por possuir duas dilatações, as intumescências cervical e lombar, de onde partem maior número de nervos através dos plexos braquial e lombossacral, para inervar os membros superiores e inferiores, respectivamente. 37 Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=areas+funcionais+do+cerebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/medula_espinhal. Seu comprimento médio é de 42 cm na mulher adulta e de 45 cm no homem adulto. Sua massa total corresponde a apenas 2% do Sistema Nervoso Central humano, contudo inerva áreas motoras e sensoriais de todo o corpo, exceto as áreas inervadas pelos nervos cranianos. Na sua extremidade rostral, é contínua com o tronco cerebral (bulbo) aproximadamente ao nível do forame magno do osso occipital. Termina ao nível do disco intervertebral entre a primeira e a segunda vértebra lombares. A medula termina afilando-se e forma o cone medular que continua com o filamento terminal-delgado, filamento meníngeo composto da pia-máter e fibras gliais. Algumas estruturas são de extrema importância na fixação da medula, como o ligamento coccígeo que se fixa no cóccix, a própria ligação com o bulbo, os ligamentos denticulados, a emergência dos nervos espinhais e a continuidade da dura-máter com o epineuro que envolve os nervos. A medula espinhal recebe impulsos sensoriais de receptores e envia impulsos motores a efetuadores tanto somáticos quanto viscerais. Ela pode atuar em reflexos dependente ou 38 independentemente do encéfalo. Este órgão é a parte mais simples do Sistema Nervoso Central, tanto ontogenético (embriológico) quanto filogeneticamente (evolutivamente). Daí o fato de a maioria das conexões encefálicas com o Sistema Nervoso Periférico ocorrer via medula. O TECIDO NERVOSO No SNC, existem as chamadas substâncias cinzenta e branca. A substância cinzenta é formada pelos corpos dos neurônios e a branca por seus prolongamentos. Com exceção do bulbo e da medula, a substância cinzenta ocorre mais externamente e a substância branca mais internamente. A unidade funcional e estrutural do sistema nervoso é o neurônio ou célula nervosa. São os neurônios que fazem a ligação entre as células receptoras dos diversos órgãos sensoriais e as células efetoras, nomeadamente músculos e glândulas. Os neurônios são células muito especializadas que apresentam um ou mais prolongamentos, ao longo dos quais se desloca um sinal elétrico. Podem ser classificados, com base no sentido em que conduzem impulsos relativamente ao sistema nervoso central, em: neurônios sensoriais ou aferentes – os que transmitem impulsos do exterior para o sistema nervoso central; neurônios motores ou eferentes – os que transmitem impulsos do sistema nervoso central para o exterior; neurônios de conexão – os que conduzem impulsos entre os outros dois tipos de neurônios. 39 Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/tecido_nervoso. O Tecido Nervoso é composto basicamente por dois tipos celulares: a) os neurônios, que são a unidade fundamental do tecido nervoso, cuja função é receber, processar e enviar informações; estes, após o nascimento geralmente não se dividem, os que morrem, seja naturalmente ou por efeitos de toxinas ou traumatismos, jamais serão substituídos; b) células gliais (neuróglia) que são as células que ocupam os espaços entre os neurônios, com função de sustentação, revestimento, modulação da atividade neuronal e defesa; diferente dos neurônios, essas células mantém a capacidade de mitose. Os neurônios são compostos basicamente por três estruturas: corpo celular, dendritos e axônio. 40 OS HEMISFÉRIOS CEREBRAIS O telencéfalo compreende os dois hemisférios cerebrais, direito e esquerdo, e uma pequena linha mediana situada na porção anterior do III ventrículo. Os dois hemisférios cerebrais são incompletamente separados pela fissura longitudinal do cérebro, cujo assoalho é formado por uma larga faixa de fibras comissurais, denominada corpo caloso, principal meio de união entre os dois hemisférios. Os hemisférios possuem cavidades, os ventrículos laterais direito e esquerdo, que se comunicam com o III ventrículo pelos forames interventriculares. Cada hemisfério possui três polos: frontal, occipital e temporal; e três faces: súpero- lateral (convexa); medial (plana); e inferior ou base do cérebro (irregular), repousando anteriormente nos andares anterior e médio da base do crânio e posteriormente na tenda do cerebelo. Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ Fonte:+http://www.corpohumano.hpg.ig.com.br/hemisférios-cerebrais. O DIENCÉFALO (TÁLAMO E HIPOTÁLAMO) Todas as mensagens sensoriais, com exceção das provenientes dos receptores do olfato, passam pelo tálamo antes de atingir o córtex cerebral. Esta é uma região de substância cinzenta localizada entre o tronco encefálico e o cérebro. O tálamo atua como estação retransmissora de impulsos nervosos para o córtex cerebral. Ele é responsável pela condução dos impulsos às regiões apropriadas do cérebro onde eles devem ser processados. O tálamo 41 também está relacionado com alterações no comportamento emocional; que decorre, não só da própria atividade, mas também de conexões com outras estruturas do sistema límbico (que regula as emoções). Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ O hipotálamo, também constituído por substância cinzenta, é o principal centro integrador das atividades dos órgãos viscerais, sendo um dos principais responsáveis pela homeostase corporal. Ele faz ligação entre o sistema nervoso e o sistema endócrino, atuando na ativação de diversas glândulas endócrinas. É o hipotálamo que controla a temperatura corporal, regula o apetite e o balanço de água no corpo, o sono e está envolvido na emoção e no comportamento sexual. Tem amplas conexões com as demais áreas do prosencéfalo e com o mesencéfalo. Aceita-se que o hipotálamo desempenha, ainda, um papel nas emoções. Especificamente, as partes laterais parecem envolvidas com o prazer e a raiva, enquanto a porção mediana parece mais ligada à aversão, ao desprazer e à tendência ao riso (gargalhada) incontrolável. De um modo geral, contudo, a participação do hipotálamo é menor na gênese (“criação”) do que naexpressão (manifestações sintomáticas) dos estados emocionais. 42 O TRONCO ENCEFÁLICO O tronco encefálico interpõe-se entre a medula e o diencéfalo, situando-se ventralmente ao cerebelo. Possui três funções gerais: 1) recebe informações sensitivas de estruturas cranianas e controla os músculos da cabeça; 2) contém circuitos nervosos que transmitem informações da medula espinhal até outras regiões encefálicas e, em direção contrária, do encéfalo para a medula espinhal (lado esquerdo do cérebro controla os movimentos do lado direito do corpo; lado direito de cérebro controla os movimentos do lado esquerdo do corpo); 3) regula a atenção, função esta que é mediada pela formação reticular (agregação mais ou menos difusa de neurônios de tamanhos e tipos diferentes, separados por uma rede de fibras nervosas que ocupa a parte central do tronco encefálico). Além destas 3 funções gerais, as várias divisões do tronco encefálico desempenham funções motoras e sensitivas específicas. Na constituição do tronco encefálico entram corpos de neurônios que se agrupam em núcleos e fibras nervosas, que, por sua vez, se agrupam em feixes denominados tractos, fascículos ou lemniscos. Estes elementos da estrutura interna do tronco encefálico podem estar relacionados com relevos ou depressões de sua superfície. Muitos dos núcleos do tronco encefálico recebem ou emitem fibras nervosas que entram na constituição dos nervos cranianos. Dos 12 pares de nervos cranianos, 10 fazem conexão no tronco encefálico. 43 O CEREBELO Situado atrás do cérebro está o cerebelo, que é primariamente um centro para o controle dos movimentos iniciados pelo córtex motor (possui extensivas conexões com o cérebro e a medula espinhal). Como o cérebro, também está dividido em dois hemisférios. Porém, ao contrário dos hemisférios cerebrais, o lado esquerdo do cerebelo está relacionado com os movimentos do lado esquerdo do corpo, enquanto o lado direito, com os movimentos do lado direito do corpo. O cerebelo recebe informações do córtex motor e dos gânglios basais de todos os estímulos enviados aos músculos. A partir das informações do córtex motor sobre os movimentos musculares que pretende executar e de informações proprioceptivas que recebe diretamente do corpo (articulações, músculos, áreas de pressão do corpo, aparelho vestibular e olhos), avalia o movimento realmente executado. Após a comparação entre desempenho e aquilo que se teve em vista realizar, estímulos corretivos são enviados de volta ao córtex para que o desempenho real seja igual ao pretendido. Dessa forma, o cerebelo relaciona-se com os ajustes dos movimentos, equilíbrio, postura e tônus muscular. Quadro resumo das funções dos componentes do sistema nervoso Córtex Cerebral • Pensamento • Movimento voluntário • Linguagem • Julgamento • Percepção Cerebelo • Movimento • Equilíbrio • Postura • Tônus muscular Tronco encefálico • Respiração • Ritmo dos batimentos cardíacos • Pressão Arterial Mesencéfalo • Visão • Audição • Movimento dos Olhos • Movimento do corpo Tálamo • Integração Sensorial • Integração Motora Sistema límbico • Comportamento Emocional • Memória • Aprendizado • Emoções 44 • Vida vegetativa (digestão, circulação, excreção etc.). Disponível em: <https://www.google.com.br/search?q=Áreas+funcionais+do+cérebro+ 45 OS NEURÔNIOS, SUA ESTRUTURA E SUAS FUNÇÕES Os neurônios são microscópicos. Só podem ser vistos com aumentos acima de 500 vezes. Eles são responsáveis pela nossa personalidade total, entendida como jeito de ser e subdividida em perceber, pensar, agir e sentir. Nossa capacidade mental de pensar sobre nossa origem é um dos muitos produtos do funcionamento dos nossos neurônios, nossas células cerebrais, e suas conexões – as sinapses. O neurônio, sua estrutura e suas funções começaram a ser descoberto há cerca de 100 anos apenas, com os trabalhos do espanhol Ramón y Cajal. O cérebro de um ser humano adulto normal contém um número impressionante de neurônios: de 100 a 200 bilhões. Cada neurônio pode estabelecer até 100.000 ligações com os seus vizinhos: são as sinapses. É através das sinapses que ocorre a neurotransmissão. Segundo Barbosa, O cérebro fabrica uma infinidade de neurônios e sinapses. Apesar do “estoque”, haverá uma seleção daqueles que serão inicialmente utilizados, sendo o restante mantido. Se os estímulos recebidos são positivos, há um fortalecimento seletivo de população de sinapses. Se não houver estímulos, pode haver um enfraquecimento. Os estímulos internos e externos são de fundamental importância para o desenvolvimento do cérebro humano. (2007, p. 65). Esse número inimaginável de sinapses justifica a plenitude de nossas capacidades mentais: memorizar, criar, pensar, etc. Existem pessoas que decoram milhares de livros, que falam dezenas de idiomas. Na prática, nossa capacidade de aprendizagem é inesgotável. Aprendemos durante toda a vida, mesmo em idades avançadas, devido à grande quantidade de neurônios, de sinapses e de plasticidade neuronal. Nosso cérebro, simplesmente, pode transformar, de modo permanente ou pelo menos prolongado, a sua função e a sua forma, em resposta à ação do ambiente externo, por meio dos neurônios. São eles, portanto, os grandes responsáveis por tudo o que podemos perceber e pensar. Por outro lado, encontramos os dendritos que se ramificam no cérebro como galhos ou raízes de uma árvore, para receber sinais de outras células nervosas. Quando sadios, os dendritos podem reorganizar sua morfologia em resposta a estímulos ambientais. Assim, tanto os axônios como os dendritos possuem ao longo de suas funções, o poder da plasticidade, de regeneração. (LENT, 2005, P.134). 46 Segundo Pimentel e Santos (2008), a vida humana depende de informações e os neurônios têm uma função primordial no processo de recebimento de todas as informações que vão ao cérebro. É através da rede neural que toda a consciência de informações e níveis de conhecimentos são formados. Esta célula nervosa, o neurônio, tem a capacidade tanto de receber quanto de responder a mensagens que chegam ao cérebro. Os neurônios são portadores de sinais carregados de informações e significados, estes sinais trafegam a mensagem por todo o sistema neuronal do corpo humano. Isto é realizado graças aos nervos motores que conduzem seus sinais a centenas de quilômetros por hora. Estas mensagens são codificadas em padrões flexíveis que são transmitidos por sinais, visões, sons, movimentos, etc. (McCRONE, 2002). A capacidade dos neurônios de transmitir informações é conferida pelos seus prolongamentos: o axônio e os dendritos. Estes últimos recebem as informações provenientes de células nervosas e os axônios se encarregam de conduzir tais informações através de impulsos nervosos e repassá-los a outras células. Nos vertebrados, a maioria dos axônios é revestida por uma substância esbranquiçada chamada bainha de mielina. É esta substância a responsável pela velocidade com que os impulsos nervosos (informações) serão conduzidos. (COSENZA, 2004). Este processo de mielinização ocorre nos primeiros meses e anos de vida do indivíduo e, portanto, quanto mais mielinizados forem os axônios, mais rapidamente acontecem a recepção e a resposta das mensagens percebidas no entorno, sendo assim, mais rapidamente acontece a aprendizagem (PIMENTEL; SANTOS, 2008). No cérebro, cada neurônio está conectado a vários milhares de vizinhos, esta conexão é chamada de sinapse e podem ser elétricas e químicas. O formato do neurônio e o padrão das conexões é o que vai determinar o nível da informação. Estas informações, mesmo que superficiais, dão uma ideia da importância dos bilhões de neurônios e de trilhões de conexões sinápticas no processo de aprendizagem. Segundo Schmidek(2005), do ponto de vista evolutivo nós, seres humanos, herdamos dos nossos ancestrais os neurônios, que praticamente não mudaram ao longo de toda a evolução. Há bilhões de anos eles permanecem com o mesmo aspecto geral e têm o mesmo mecanismo 47 básico de funcionamento, sendo em essência os mesmos neurônios em um rato, em um jacaré ou em um peixe e até mesmo em um invertebrado. Aliás, foi a partir de um certo tipo de neurônio que ocorrem em moluscos (os chamados “neurônios de axônio gigantes”, encontrados em lulas e polvos) que se descobriram muitas das propriedades funcionais das nossas células nervosas (SCHMIDEK, 2005). O grande segredo que faz nosso sistema nervoso tão diferente de outro organismo vivo é basicamente o enorme número de neurônios que compõem o nosso cérebro e o incrível número de interligações que essas células fazem (SCHMIDEK; CANTOS, 2008). O cérebro humano é proporcionalmente o maior e o mais pesado entre todos os animais e a formação completa dele, dentro dos limites de normalidade, vai desde meados da terceira semana de gestação quando se inicia a formação da placa neural embrionária, para só se completar por volta do quinto ano de vida, com a plena mielinização dos neurônios corticais. Para que os axônios de muitos tipos de neurônios consigam transmitir mensagens com rapidez e precisão, eles precisam estar maduro. Isto acontece quando o mesmo é envolvido por uma camada especial de gordura e proteína (a mielina), que atua como isolante elétrico e facilita a transmissão do impulso nervoso. Assim, a maturação das células cerebrais, faz com movimentos complexos, os níveis de coordenação e controle motor fino só sejam alcançados após o término da formação da mielina (KOLB; WHISHAW, 2002). Assim, podemos afirmar que os neurônios são básica e essencialmente as células nervosas que estabelecem conexões entre si de tal maneira que apenas um neurônio pode transmitir a outros os estímulos recebidos do ambiente, gerando uma reação em cadeia. Sua estrutura é e composta por três partes distintas: corpo celular, dentritos e axônios. Os corpos celulares dos neurônios estão concentrados no sistema nervoso central e também em pequenas estruturas globosas espalhadas pelo corpo, os gânglios nervosos. Os dentritos e o axônio, genericamente chamados fibras nervosas, estendem-se por todo o corpo, conectando os corpos celulares dos neurônios entre si e às células sensoriais, musculares e glandulares. 48 Fonte: https://www.google.com.br/search?estrutura+composta+por+tres+partes+distintas:+corpo+celular,+dentritos Os corpos celulares dos neurônios estão concentrados no sistema nervoso central e também em pequenas estruturas globosas espalhadas pelo corpo, os gânglios nervosos. Os dentritos e o axônio, genericamente chamados fibras nervosas, estendem-se por todo o corpo, conectando os corpos celulares dos neurônios entre si e às células sensoriais, musculares e glandulares. O Corpo Celular ou Pericário contém núcleo e citoplasma, onde estão contidos ribossomas, retículo endoplasmático granular e agranular e aparelho de Golgi. Centro metabólico do neurônio, este tem como função sintetizar todas as proteínas neuronais e realizar a maioria dos processos de degradação e renovação de constituintes celulares. Do corpo celular partem prolongamentos: dendritos (que assim como o pericário, recebem estímulos) e axônios. Os Dendritos geralmente são curtos, possuem os mesmos constituintes citoplasmáticos do pericário. Traduzem os estímulos recebidos em alterações do potencial de repouso da membrana, que envolvem entrada e saída de determinados íons, causando pequenas despolarizações (excitatória) ou hiperpolarizações (inibitória). Os potenciais gerados nos dendritos se propagam em direção ao corpo e, neste, em direção ao cone de implantação do axônio. 49 O Axônio é um prolongamento longo e fino, que pode medir de milímetros a mais de um metro, originado do corpo ou de um dendrito principal, a partir de uma região denominada cone de implantação. Possui membrana plasmática (axolema) e citoplasma (axoplasma). O axônio é capaz de gerar alteração de potencial de membrana (despolarização de grande amplitude) denominada potencial de ação ou impulso nervoso, e conduzi-lo até a terminação axônica, local onde ocorre a comunicação com outros axônios ou células efetuadoras. O local onde é gerado o impulso é chamado zona de gatilho. Esta especialização de membrana é devido à presença de canais de sódio e potássio, que ficam fechados no potencial de repouso, mas que se abrem quando despolarizações os atingem. A CLASSIFICAÇÃO DOS NEURÔNIOS Os neurônios são classificados em: • Multipolares – possuem vários dendritos e um axônio; conduzem potenciais graduáveis ao pericário, e este em direção à zona de gatilho, onde é gerado o potencial de ação; • Bipolares – possuem um dendrito e um axônio; • Pseudo-unipolares – corpos celulares localizados em gânglios sensitivos, de onde parte apenas um prolongamento que logo se divide em dois ramos, o periférico (que se dirige à periferia, formando terminações nervosas sensitivas) e o central (que se dirige ao sistema nervoso central, estabelecendo contato com outros neurônios). 50 Como os axônios não possuem ribossomas, toda a proteína necessária à manutenção destes deriva do pericário (fluxo anterógrado), e para que haja a renovação dos componentes das terminações é necessário um fluxo oposto, em direção ao corpo (fluxo retrógrado). Esse fluxo de substâncias e organelas através do axoplasma é denominado fluxo axoplasmático. Os neurônios muitas vezes funcionam como células excitáveis, ou seja, comunicam entre si ou com células efetuadoras (células musculares e secretoras) usando basicamente uma linguagem elétrica, as alterações do potencial de membrana. A membrana celular separa o meio intracelular, onde predominam íons com cargas negativas e certa quantidade do íon potássio (K+), do meio extracelular, onde predominam cargas positivas, Sódio (Na+), Cálcio (Ca+) e certa quantidade do íon Cloro (Cl-). Essa diferença de cargas entre o meio interno e o meio externo estabelecem um potencial elétrico de membrana, que em geral nos neurônios, quando em repouso, é de aproximadamente -70mv. Na membrana, estão presentes canais iônicos seletivos, que se abrem ou fecham, permitindo a passagem de íons de acordo com o gradiente de concentração. 51 A despolarização e a repolarização de um neurônio ocorrem devido as modificações na permeabilidade da membrana plasmática. Em um primeiro instante, abrem-se “portas de passagem” de Na+, permitindo a entrada de grande quantidade desses íons na célula. Com isso, aumenta a quantidade relativa de carga positiva na região interna na membrana, provocando sua despolarização. Em seguida abrem-se as “portas de passagem” de K+, permitindo a saída de grande quantidade desses íons. Com isso, o interior da membrana volta a ficar com excesso de cargas negativas (repolarização). A despolarização em uma região da membrana dura apenas cerca de 1,5 milésimo de segundo (ms). O estímulo provoca, assim, uma onda de despolarizações e repolarizações que se propaga ao longo da membrana plasmática do neurônio. Essa onda de propagação é o impulso nervoso, que se propaga em um único sentido na fibra nervosa. Dentritos sempre conduzem o impulso em direção ao corpo celular, por isso diz que o impulso nervoso no dentrito é celulípeto. O axônio por sua vez, conduz o impulso em direção às suas extremidades, isto é, para longe do corpo celular; por isso diz-se que o impulso nervoso no axônio é celulífugo. A velocidade de propagação do impulso nervoso na membrana de um neurônio varia entre 10cm/s e 1m/s. A propagação rápida dos impulsos nervosos é garantida pela presença da bainha de mielina que recobre as fibras nervosas. A bainha de mielina é constituídapor camadas concêntricas de membranas plasmáticas de células da glia, principalmente células de Schwann. Entre as células gliais que envolvem o axônio existem pequenos espaços, os nódulos de Ranvier, onde a membrana do neurônio fica exposta. 52 Nas fibras nervosas mielinizadas, o impulso nervoso, em vez de se propagar continuamente pela membrana do neurônio, pula diretamente de um nódulo de Ranvier para o outro. Nesses neurônios mielinizados, a velocidade de propagação do impulso pode atingir velocidades da ordem de 200m/s (ou 720km/h). AS SINAPSES Um impulso é transmitido de uma célula a outra através das sinapses (do grego synapsis, ação de juntar). A sinapse é uma região de contato muito próximo entre a extremidade do axônio de um neurônio e a superfície de outras células. Estas células podem ser tanto outros neurônios como células sensoriais, musculares ou glandulares. As terminações de um axônio podem estabelecer muitas sinapses simultâneas. Na maioria das sinapses nervosas, as membranas das células que fazem sinapses estão muito próximas, mas não se tocam. Há um pequeno espaço entre as membranas celulares (o espaço sináptico ou fenda sináptica). Quando os impulsos nervosos atingem as extremidades do axônio da célula pré- sináptica, ocorre liberação, nos espaços sinápticos, de substâncias químicas denominadas neurotransmissores ou mediadores químicos, que tem a capacidade de se combinar com receptores presentes na membrana da célula pós-sináptica, desencadeando o impulso nervoso. 53 Esse tipo de sinapse, por envolver a participação de mediadores químicos, é chamado sinapse química. Fonte: https://www.google.com.br/search?q=Os+neuronios+classificados+em:&biw=1366&bih=667&source= Os cientistas já identificaram mais de dez substâncias que atuam como neurotransmissores, como a acetilcolina, a adrenalina (ou epinefrina), a noradrenalina (ou norepinefrina), a dopamina e a serotonina. Sinapses Neuromusculares – a ligação entre as terminações axônicas e as células musculares é chamada sinapse neuromuscular e nela ocorre liberação da substância neurotransmissora acetilcolina que estimula a contração muscular. Sinapses Elétricas – em alguns tipos de neurônios, o potencial de ação se propaga diretamente do neurônio pré-sináptico para o pós-sináptico, sem intermediação de neurotransmissores. As sinapses elétricas ocorrem no sistema nervoso central, atuando na sincronização de certos movimentos rápidos. 54 A DIVISÃO, ESPECIALIZAÇÃO, FUNÇÃO DOS HEMISFÉRIOS E CARACTERÍSTICAS DE CADA HEMISFÉRIO CEREBRAL Apesar de o nosso cérebro ser divido em dois hemisférios, não existe relação de dominância entre eles, pelo contrário, eles trabalham em conjunto, utilizando-se dos milhões de fibras nervosas que constituem as comissuras cerebrais e se encarregam de pô-los em constante interação. O conceito de especialização hemisférica se confunde com o de lateralidade (algumas funções são representadas em apenas um dos lados, outras no dois) e de assimetria (um hemisfério não é igual ao outro). Segundo Lent (2002), o hemisfério esquerdo controla a fala em mais de 95% dos seres humanos, mas isso não quer dizer que o direito não trabalhe, ao contrário, é a prosódia do hemisfério direito que confere à fala nuances afetivas essenciais para a comunicação interpessoal. O hemisfério esquerdo é também responsável pela realização mental de cálculos matemáticos, pelo comando da escrita e pela compreensão dela através da leitura. Já o hemisfério direito é melhor na percepção de sons musicais e no reconhecimento de faces, especialmente quando se trata de aspectos gerais. O hemisfério esquerdo participa também do reconhecimento de faces, mas sua especialidade é descobrir precisamente quem é o dono de cada face. Da mesma forma, o hemisfério direito é especialmente capaz de identificar categorias gerais de objetos e seres vivos, mas é o esquerdo que detecta as categorias específicas. O hemisfério direito é melhor na detecção de relações espaciais, particularmente as relações métricas, quantificáveis, aquelas que são úteis para o nosso deslocamento no mundo. O hemisfério esquerdo não deixa de participar dessa função, mas é melhor no reconhecimento de relações espaciais categoriais qualitativas. Finalmente, o hemisfério esquerdo produz movimentos mais precisos da mão e da perna direitas do que o hemisfério direito é capaz de fazer com a mão e a perna esquerda (na maioria das pessoas). O conceito de dominância hemisférica surgiu para explicar a relação entre a atividade dos dois hemisférios, no sentido de que determinadas funções linguísticas exercidas predominantemente pelo hemisfério esquerdo exerceriam uma dominância sobre as funções do hemisfério direito. Entretanto, estudos mais recentes mostraram que os dois hemisférios não interagem através do domínio de um sobre o outro, mas sim através da especialização de certas 55 funções, ou seja, um dos hemisférios é encarregado por um grupo de funções, enquanto o segundo encarrega-se de outras. O que é importante ressaltar é que ambos trabalham em conjunto. Esse novo conceito é chamado de especialização hemisférica. Pesquisas têm mostrado que o conceito de especialização hemisférica é fundamental no entendimento do processamento de informações. Essas evidências indicam que raramente a especialização hemisférica significa exclusividade funcional. Por exemplo: o hemisfério esquerdo controla a fala em mais de 95% dos seres humanos, mas isso não quer dizer que o direito não participe também dessa função. Resumindo, estudos revelaram que o hemisfério direito percebe e comanda funções globais, categoriais, enquanto o esquerdo se encarrega das funções mais específicas relacionadas com a linguagem. Fonte: https://www.google.com.br/search?q=Os+neuronios+sao+classificados+em:&biw=1366&bih= Sendo mais específico em termo da localização dos hemisférios no cérebro, evidências têm indicado que o aspecto ventral do córtex posterior parietal (VCPP) está associado ao 56 processamento de informações auditórias, especialmente no que se refere ao processamento da linguagem. Entretanto, o processamento de informações visuo-espaciais parece ser mais limitado à porção dorsal do córtex posterior parietal (DCPP). Em suma, o direito do DCPP é mais ativado durante atividades não verbais e espaciais e o esquerdo do VCPP é mais ativado durante atividades verbais, ou seja, a alça fonológica é associada ao funcionamento do hemisfério esquerdo e o esboço visuo-espacial do hemisfério direito. AS CARACTERÍSTICAS DE CADA HEMISFÉRIO CARACTERÍSTICAS DE CADA HEMISFÉRIO HEMISFÉRIO ESQUERDO HEMISFÉRIO DIREITO Verbal: usa palavras para nomear, descrever e definir; Não verbal: percepção das coisas com uma relação mínima com palavras; Analítico: decifra as coisas de maneira sequencial e por partes; Sintético: unir coisas para formar totalidades; Utiliza um símbolo que está no lugar de outra coisa. Por exemplo o sinal + representa a soma; Relaciona as coisas tais como estão nesse momento; Abstrato: extrai uma porção pequena de informação e a utiliza para representar a totalidade do assunto; Analógico: encontra um símil entre diferentes ordens; compreensão das relações metefóficas; Temporal: se mantém uma noção de tempo, uma sequência dos fatos. Fazer uma coisa e logo outra, etc.; Atemporal: sem sentido de tempo; Racional: extrai conclusões baseadas na razão e nos dados; Não racional: não requer uma base de informações e fatos; aceita a suspensão do juízo; Digital: utiliza números; Espacial: ver as coisas relacionadas a outras e como as partes se unem para formar um todo; Lógico: extrai conclusões baseadas na ordem lógica. Por exemplo: um teorema matemático ou uma argumentação; Intuitivo: realiza saltos de reconhecimento, em geral sob padrõesincompletos, intuições, sentimentos e imagens visuais; Linear: pensar em termos vinculados a ideias, um pensamento que segue o outro e que em geral convergem em uma conclusão. Holístico: perceber ao mesmo tempo, concebendo padrões gerais e as estruturas que muitas vezes levam a conclusões divergentes. HABILIDADES ASSOCIADAS À ESPECIALIZAÇÃO DE CADA HEMISFÉRIO HEMISFÉRIO ESQUERDO HEMISFÉRIO DIREITO 57 Escrita à mão -- Símbolos Relações espaciais Linguagem Figuras e padrões Leitura Computação matemática Fonética Sensibilidade a cores Localização de fatos e detalhes Canto e música Conversação e recitação Expressão artística Seguimento de instruções Criatividade Escuta Visualização Associação auditiva Sentimentos e emoções MANEIRAS DE CONSCIÊNCIA DE CADA HEMISFÉRIO HEMISFÉRIO ESQUERDO HEMISFÉRIO DIREITO Lógico Intuitivo Sequencial Azaroso Linear Holístico Simbólico Concreto Baseado na realidade Orientado à fantasia Verbal Não verbal Temporal Atemporal Abstrato Analógico Uma vez que as últimas pesquisas têm demonstrado que a aprendizagem é melhor, mais agradável e duradoura quando estão envolvidos os dois hemisférios, para o professor e/ou especialista que irá trabalhar com a Neuropsicopedagogia ficam algumas sugestões. Ao pensar em Artes não pense e planeje somente uma aula de Artes, pense nas invasões inglesas, na geografia do Uruguai, em tabelas de multiplicar, no corpo humano, nos tempos verbais, enfim, utilize da interdisciplinaridade e enriqueça as aulas. 58 É preciso levar os alunos a desenvolverem todo seu potencial e isto passa necessariamente por trabalhar intuição, razão, emoção, imaginação, percepção, enfim, desenvolver as capacidades analíticas e verbais. 59 O SISTEMA NERVOSO CENTRAL, SUA PLASTICIDADE E A MEMÓRIA Numa forma abrangente, plasticidade neural pode ser definida como uma mudança adaptativa na estrutura e nas funções do sistema nervoso, que ocorre em qualquer estágio da ontogenia, como função de interações com o ambiente interno ou externo ou, ainda, como resultado de injúrias, de traumatismos ou de lesões que afetam o ambiente neural (PHELPS, 1990). De acordo com Pia (1985), o termo plasticidade foi introduzido por volta de 1930 por Albrecht Bethe, um fisiologista alemão. Plasticidade seria a capacidade do organismo em adaptar-se às mudanças ambientais externas e internas, graças à ação sinérgica de diferentes órgãos, coordenados pelo sistema nervoso central (SNC). Os trabalhos pioneiros de Santiago Ramón y Cajal e Eugênio Tanzi (apud ROSENZWEIG, 1996) sobre regeneração neural apresentam relações mais diretas entre plasticidade e o sistema nervoso. Como assinala Rosenzweig (1996), Tanzi, propôs a hipótese de que durante a aprendizagem ocorreriam mudanças plásticas em junções neuronais enquanto Cajal aventou a possibilidade de que o exercício mental poderia causar maior crescimento de ramificações neurais. Na literatura recente, os estudos sobre a plasticidade do sistema nervoso podem ser classificados como pertencentes à categoria daqueles que manipulam o ambiente e analisam as mudanças morfológicas e/ou funcionais em circuitos neurais, denominados de estudos de plasticidade neural ou à categoria de estudos que enfatizam as mudanças comportamentais após traumatismos ou lesão do sistema nervoso, denominados de recuperação de função (KOLB e WHISHAW, 1989). Nestes casos, agudamente, ocorrem mudanças no tecido nervoso que têm como função a manutenção da homeostasia do organismo, além de promover a cicatrização e o reparo tecidual (FINGER e ALMLI, 1982; KOLB e WHISHAW, 1989). Ao mesmo tempo, pode haver um período em que se observa uma ausência ou diminuição na frequência de uma ou mais classes de comportamentos. Assim, o termo recuperação de função refere-se à situação em que se observa aumento na frequência ou magnitude de um comportamento após um período de freqüência ou magnitude zero, como conseqüência de trauma, intervenção cirúrgica ou lesão do sistema nervoso. 60 As questões relativas à plasticidade neural têm sido analisadas tanto ao nível molecular, focalizando mecanismos e processos celulares, como também ao nível de sistemas neurais e comportamentais. Dentre essas questões, destacam-se as referentes ao desenvolvimento neural, à recuperação de função e à reorganização morfofuncional de circuitos neurais correlacionados com a aprendizagem, consolidação de memória ou com lesões neurais (MORRIS, KANDEL e SQUIRE, 1988; WEINBERGER e DIAMOND, 1987). Na investigação das relações entre plasticidade neural e comportamento, verificam-se diferentes níveis de análise comportamental, incluindo desde a análise de respostas específicas que são aprendidas e memorizadas, até a avaliação de padrões comportamentais mais complexos, envolvidos na recuperação de função (PHELPS, 1990; ROSENZWEIG, 1996; SILVA, GIESE, FEDEROV, FRANKLAND e KOGAN, 1998). As pesquisas em plasticidade neural, segundo os critérios propostos por Kolb e Whishaw (1989), enquadram-se em três categorias gerais: a) metabólicas: que analisam alterações da atividade metabólica em áreas corticais e subcorticais, tanto no mesmo hemisfério em que se localizam as lesões (ipsilaterais) quanto no hemisfério oposto (contralaterais); b) neuroquímicas: que focalizam as alterações funcionais nas sinapses, investigando processos/mecanismos que aumentam a síntese de neurotransmissores, a liberação de neurotransmissores ou a potencialização das respostas pós-sinápticas, em decorrência de situações estimuladoras, de aprendizagem ou de lesões; c) morfológicas: que caracterizam e enfatizam as modificações na estrutura das sinapses e neurônios, tais como a regeneração e ramificação de axônios, aumento do tamanho de corpos celulares, do número de dendritos, do número de neurônios e de sinapses. Essas categorias não são exclusivas e podem ser combinadas em um mesmo estudo. Assim, a plasticidade neural refere-se à capacidade que o SNC possui em modificar algumas das suas propriedades morfológicas e funcionais em resposta às alterações do ambiente. Na presença de lesões, o SNC utiliza-se desta capacidade na tentativa de recuperar funções perdidas e/ou, principalmente, fortalecer funções similares relacionadas às originais (OLIVEIRA, SALINA; ANNUNCIATO, 2000). 61 A plasticidade do SNC ocorre, classicamente, em três estágios: desenvolvimento, aprendizagem e após processos lesionais. Desenvolvimento Na embriogênese, tem-se a diferenciação celular, em que células indiferenciadas, por expressão genética, passam a ser neurônios. Após a proliferação, migram para os locais adequados e fazem conexões entre si (ANNUNCIATO; SILVA, 1995). Os neurônios dispõem de uma capacidade intrínseca sobre sua posição em relação a outros neurônios, e seus axônios alcançam seus destinos graças aos marcadores de natureza molecular e à quimiotaxia. A secreção de substâncias neurotróficas, neste caso, os fatores de crescimento ajudam o axônio na busca de seu alvo (LINDEN, 1993). A maturação do SNC inicia-se no período embrionário e só termina na vida extra-uterina. Portanto, sofre influências dos fatores genéticos, do microambiente fetal e, também, do ambiente externo, sendo este último de grande relevância para seu adequado desenvolvimento. Aprendizagem Este processo pode ocorrer a qualquer momento da vida de um indivíduo, seja criança, adulto ou idoso, propiciando o aprendizado de algo novo e modificando o comportamento de acordo com o que foi aprendido. A aprendizagem requer a aquisição de conhecimentos, a capacidade de guardar e integrar esta aquisição (MANSUR; RADONOVIC, 1998) para posteriormente ser recrutada quando necessário. A reabilitação física, entre outros fatores, tem por objetivo favorecer o aprendizado ou reaprendizado motor, que é um processo neurobiológico pelo qual osorganismos modificam temporária ou definitivamente suas respostas motoras, melhorando seu desempenho, como resultado da prática (PIEMONTE; SÁ, 1998). Durante o processo de aprendizagem, há modificações nas estruturas e funcionamento das células neurais e de suas conexões, ou seja, o aprendizado promove modificações plásticas, como crescimento de novas terminações e botões sinápticos, crescimento de espículas dendríticas, aumento das áreas sinápticas funcionais (KLEIM; BALLARD; GRRENOUGH; 62 1997 apud OLIVEIRA, SALINA; ANNUNCIATO, 2000), estreitamento da fenda sináptica, mudanças de conformação de proteínas receptoras, incremento de neurotransmissores. A prática ou a experiência promovem, também, modificações na representação do mapa cortical (ARNSTEIN, 1997 apud OLIVEIRA, SALINA; ANNUNCIATO, 2000). Pascual-Leone et al. (1995 apud OLIVEIRA; SALINA; ANNUNCIATO, 2000) demonstraram que a aquisição de uma nova habilidade motora, neste caso, tocar piano, reorganizava o mapa cortical, aumentando a área relacionada aos músculos flexores e extensores dos dedos. Em um estudo com leitores de Braille, verificaram que o dedo indicador utilizado para a leitura tem maior representação cortical que o dedo contralateral. Jueptner et al (1997) e Grafton et al (1998 apud OLIVEIRA; SALINA; ANNUNCIATO, 2000), por sua vez, encarregaram-se de mapear as áreas do SNC que são ativadas durante o processo de aprendizagem motora, em que eram realizados movimentos com as mãos, e verificaram que várias regiões agem em conjunto, como o córtex motor primário, o córtex pré-motor, a área motora suplementar, a área somatossensorial, os núcleos da base, entre outras. Após lesão neural A lesão promove no SNC vários eventos que ocorrem, simultaneamente, no local da lesão e distante dele. Em um primeiro momento, as células traumatizadas liberam seus aminoácidos e seus neurotransmissores, os quais, em alta concentração, tornam os neurônios mais excitados e mais vulneráveis à lesão. Neurônios muito excitados podem liberar o neurotransmissor glutamato, o qual alterará o equilíbrio do íon cálcio e induzirá seu influxo para o interior das células nervosas, ativando várias enzimas que são tóxicas e levam os neurônios à morte. Esse processo é chamado de excitotoxicidade (SILVA, 1995). Ocorre, também, a ruptura de vasos sanguíneos e/ou isquemia cerebral, diminuindo os níveis de oxigênio e glicose, que são essenciais para a sobrevivência de todas as células (OLIVEIRA; SALINA; ANNUNCIATO, 2000) A falta de glicose gera insuficiência da célula nervosa em manter seu gradiente transmembrânico, permitindo a entrada de mais cálcio para dentro da célula, ocorrendo um efeito cascata (RAFFINI, 1999). 63 De acordo com o grau do dano cerebral, o estímulo nocivo pode levar as células nervosas à necrose, havendo ruptura da membrana celular, fazendo com que as células liberem seu material intracitoplasmático e, então, lesem o tecido vizinho; ou pode ativar um processo genético denominado apoptose, em que a célula nervosa mantém sua membrana plasmática, portanto, não liberando seu material intracelular, não havendo liberação de substâncias com atividade próinflamatória e, assim, não agredindo outras células (LINDEN, 1996; VEGA; ROMANO SILVA, 1999). A apoptose é desencadeada na presença de certos estímulos nocivos, principalmente pela toxicidade do glutamato, por estresse oxidativo e alteração na homeostase do cálcio. A lesão promove, então, três situações distintas: (a) uma em que o corpo celular do neurônio foi atingido e ocorre a morte do neurônio, sendo, neste caso, o processo irreversível; (b) o corpo celular está íntegro e seu axônio está lesado; ou, (c) o neurônio se encontra em um estágio de excitação diminuído (SILVA, 1995). Os mecanismos de reparação e reorganização do SNC começam a surgir imediatamente após a lesão e podem perdurar por meses e até anos (SILVA, 2000). São eles: a) Recuperação da eficácia sináptica – Este processo consiste em fornecer ao tecido nervoso um ambiente mais favorável à recuperação. Assim, nesta fase, a recuperação é feita por drogas neuroprotetoras (RAFFINI, 1999), que visam a uma melhor oferta do nível de oxigenação e glicose, à redução sanguínea local e do edema (VILLAR, 1997); b) Potencialização sináptica – Este processo consiste em manter as sinapses mais efetivas, por meio do desvio dos neurotransmissores para outros pontos de contatos que não foram lesados; c) Supersensibilidade de denervação – Em caso de denervação, a célula pós-sináptica deixa de receber o controle químico da célula présináptica (RIBEIRO-SOBRINHO, 1995); para manter seu adequado funcionamento, então, a célula promove o surgimento de novos receptores de membrana pós-sináptica; d) Recrutamento de sinapses silentes – No nosso organismo, em situações fisiológicas, existem algumas sinapses que, morfologicamente, estão presentes, mas que, funcionalmente, estão inativas. Essas sinapses são ativadas ou recrutadas quando um 64 estímulo importante às células nervosas é prejudicado. No caso de lesão das fibras principais de uma determinada função, outras fibras que estavam dormentes poderão ser ativadas; e) Brotamentos – Este fenômeno consiste na formação de novos brotos de axônio, oriundos de neurônios lesados ou não-lesados. O brotamento pode ser regenerativo: ocorre em axônios lesados e constitui a formação de novos brotos provenientes do segmento proximal, pois o coto distal, geralmente, é rapidamente degenerado. O crescimento desses brotos e a formação de uma nova sinapse constituem sinaptogênese regenerativa. O brotamento pode ser colateral: ocorre em axônios não lesionados, em resposta a um estímulo que não faz parte do processo normal de desenvolvimento. Este brotamento promove uma sinaptogênese reativa (ANNUNCIATO, 1994; OLIVEIRA, SALINA; ANNUNCIATO, 2000). A MEMÓRIA, O PROCESSO DE MEMORIZAÇÃO E A PERDA DE MEMÓRIA A capacidade do ser humano de lembrar ou não de situações, fatos, acontecimentos é mais um dos campos de estudo das neurociências. O termo memória tem sua origem etimológica no latim e significa a faculdade de reter e/ou readquirir ideias, imagens, expressões e conhecimento. É o registro de experiências e fatos vividos e observados, podendo ser resgatados quando preciso. Isso faz com que a memória seja a base para aprendizagem, pois, com as experiências que possuímos armazenadas na memória, temos a oportunidade e a habilidade de mudar o nosso comportamento, ou seja, a aprendizagem é a aquisição de novos conhecimentos, e a memória é a fixação ou a retenção desses conhecimentos adquiridos. Para se construir a memória, passamos por um processo de assimilação. E é por meio desse processo que enviamos as informações para a memória de curta ou de longa duração. Neste momento, o hipocampo é ativado. O hipocampo ajuda a selecionar onde os aspectos importantes para fatos, eventos serão armazenados e está envolvido também com o reconhecimento de novidades e com as relações espaciais, tais como: o reconhecimento de uma rota rodoviária. É ele que filtra os dados, usa e joga fora informações de curto prazo e se encarrega de enviar outras para diferentes partes do córtex cerebral. Essas informações se 65 envolvem em uma verdadeira “sopa química” que passa a provocar “intercâmbio” entre os neurônios. Nesta fase, o hipocampo, descansa e quem passa a trabalhar é o lobo frontal. O lobo frontal funciona como um “coordenador geral” de todas as memórias e é responsável pela guarda das informações, bem como de classificá-las de acordo com seus diferentes tipos. Nessa área cerebral, as diferentes memórias se completam dando origem ao raciocínio. É o lobo frontal que acessamos quando “vasculhamos” nossa memória à procura de informações guardadas no córtex. Essa parte do cérebro é extremamente complexa e, por isso, bastantesensível. A idade, a depressão, o estresse e, também, a sobrecarga de informações afetam a nossa memória. O volume de informações sobrecarrega o lobo frontal, que, em muitos momentos, nos “desligam” ou geram aqueles “brancos” que tantas vezes nos desesperam. A memória não está localizada em uma estrutura isolada no cérebro: ela é um fenômeno biológico e psicológico, envolvendo uma aliança de sistemas cerebrais que funcionam juntos. O processo de memorização é complexo, envolvendo sofisticadas reações químicas e circuitos interligados de neurônios. As células nervosas ou os neurônios, quando são ativadas, liberam hormônios ou neurotransmissores que atingem outras células nervosas por meio de ligações denominadas sinapses. Podemos entender perfeitamente que quanto mais conexões, mais memória! Os fatos antigos naturalmente têm mais tempo de se fixar em nosso banco de dados e é daí sua melhor fixação, o que não ocorre com fatos recentes, que têm pouco tempo para se fixarem e ainda podem ter sua capacidade de fixação alterada por razões relacionadas a variações de estado emocional ou a problemas de ordem física. Cada célula cerebral (ou neurônio) contribui para o comportamento e para a atividade mental, conduzindo ou deixando de conduzir impulsos. Todos os processos da memória são explicados em termos destas descargas. As alterações decorrentes da aprendizagem e da memória são chamadas plasticidade, como vimos no início desta unidade. 66 Quando a célula é ativada, desencadeia-se a liberação de substâncias químicas nas sinapses, chamadas neurotransmissores, tornando-as mais efetivas, com melhor capacidade de armazenagem da informação no interior da célula. Assim, neurônios “exercitados” possuem um número maior de ramificações (dendritos) se comunicando com dendritos de outros neurônios, quando estimulados. Para que as memórias sejam criadas, é preciso que as células nervosas formem novas interconexões e novas moléculas de proteínas, carregando as informações “impressas” no interior da célula. MEMÓRIA DE LONGO PRAZO OU DE LONGA DURAÇÃO A memória de longo prazo armazena as informações por um longo período, mas a capacidade de armazenamento é limitada. Pode ser dividida em Declarativa e Não declarativa. A primeira é a memória para fatos e eventos, reúne tudo que podemos evocar por meio de palavras. A segunda é aquela para procedimentos e habilidades. ✓ Pode ser de Procedimentos quando se referir às habilidades e aos hábitos, como, por exemplo, dirigir e nadar. ✓ Pode ser de Dicas quando for evocada, resgatada por meio de dicas, como acontece quando ouvimos sons ou sentimos algum odor que nos lembram de uma situação há tempos vivida. ✓ Será Associativa quando nos fizer associar um determinado comportamento a um fato. Um bom exemplo é quando salivamos ao ver um prato apetitoso e lembrarmos o quanto é saborosa aquela comida e, naturalmente, nosso organismo responde a essa lembrança. E, finalmente, a memória poderá ser Não Associativa quando for resgatada por meio de estímulos repetitivos. Ocorre, por exemplo, quando ouvimos o latido de um cão pequeno. Esse tipo de latido não nos causará medo porque saberemos relacioná-lo com o de um animal que não ofereça perigo. MEMÓRIA DE CURTO PRAZO OU DE CURTA DURAÇÃO A memória de curto prazo não forma “arquivos”. Nela, guardamos informações que serão utilizadas dentro de pouco tempo. Logo após sua utilização, esquecemos os dados nela armazenados. 67 Exemplo: Local onde estacionou o carro; o conteúdo decorado para uma prova. envolver eventos datados, isto é, relacionados ao tempo. E, será, semântica quando envolver o significado das palavras ou quando envolver conceitos atemporais (NETTO, 2006). PERDA DE MEMÓRIA A perda de memória pode estar associada a determinadas doenças neurológicas, a distúrbios psicológicos, a problemas metabólicos e, também, a certas intoxicações. A forma mais frequente de perda de memória é conhecida popularmente como “esclerose” ou demência. A demência mais comum é a doença de Alzheimer que se caracteriza por perda acentuada de memória acompanhada de graves manifestações psicológicas, como, por exemplo, a alienação. Estados psicológicos alterados como o estresse, a ansiedade e a depressão podem também alterar a memória. A falta de vitamina B1 (tiamina) e o alcoolismo levam à perda de memória para fatos recentes e, com frequência, estão associados a problemas de marcha e confusão mental. Doenças da tireoide, geralmente, acompanham-se de comprometimento de memória. O uso de medicação tranquilizante (“calmantes”) por tempo prolongado provoca a diminuição da memória e favorece também a depressão, o que leva a uma situação que pode se confundir com a demência. A vida sedentária, com excesso de preocupações e insatisfações, bem como a dieta deficiente, favorece a perda de memória. Contrariamente ao esquecimento comum ocorrido normalmente no dia a dia de nossas vidas, existem algumas doenças e injúrias no cérebro que causam séria perda de memória e, também, interferem com a capacidade de aprender. A esta instabilidade, dá-se o nome de Amnésia (NETTO, 2006). Fatores que podem causar perda total ou parcial da memória: Concussão; Alcoolismo crônico; Drogas e medicamentos; Tumor cerebral; Encefalite. 68 Entretanto, a contínua atividade intelectual, como leitura, exercícios de memória, palavras cruzadas e jogo de xadrez, auxilia a manutenção da memória. O estilo de vida ativa com atividade física realizada regularmente e uma dieta saudável são pontos importantes para a manutenção da memória. A diminuição da memória que ocorre na terceira idade, na maioria das vezes, é absolutamente benigna, mas, frequentemente, por falta de melhor informação, angústia o idoso que tem dificuldade de aceitá-la como um fato normal. Semelhante ao que ocorre com exercícios musculares realizados para se manter a boa forma física, a atividade cerebral também deve ser realizada com frequência, sempre procurando estimular nossos principais sentidos: olfato, paladar, tato, visão e audição, bem como nossa memória e inteligência (NETTO, 2006). O declínio de nossas funções mentais que ocorre com a idade se deve, em grande parte, à falta de atividade mental que, com frequência, segue paralelamente ao envelhecimento. É sabido claramente que o declínio mental que ocorre com a idade pode ser evitado. Estimular as nossas percepções, nossa memória (recente e antiga), noções espaciais, habilidades lógicas e verbais, etc. por meio de exercícios cerebrais auxiliam a manter a memória ativa que pode e deve ser feita diariamente, durante as atividades normais, como o caminhar, durante as refeições ou mesmo durante os fazeres do cotidiano (NETTO, 2006). DÉFICIT DE MEMÓRIA A memória de trabalho (MT) refere-se à habilidade temporária de manter e manipular informações que o indivíduo precisa para mantê-la gravada. A MT é um sistema da memória explícita e declarativa, pelo fato da mesma requerer participação ativa e consciente. A MT possui três componentes básicos que processa informações: fonológicas (alça fonológica); visuo-espaciais (esboço visuo-espacial); e, um sistema que controla a atenção e é responsável pela coordenação de diferentes funções cognitivas (executivo central). A alça fonológica é responsável pelo processamento do material linguístico e, portanto, concorre para o aprendizado de novas palavras. Consiste em dois subcomponentes: o armazenador fonológico, que retém a informação linguística, e a alça articulatória, que é 69 responsável pela reverberação subvocal – renovação da representação fonológica que vai se perdendo no armazenador fonológico (LOBO; ACRANI; ÁVILA, 2008). O componente de estocagem está presente mesmo em crianças muito jovens, ao passo que o outro processo emerge a partir dos sete anos. Na alça fonológica, a informação auditiva(input auditivo) é armazenada no sistema de estocagem fonológica de curto prazo seguindo duas prováveis rotas: ao buffer de output fonológico (programação da fala) ou ao processo de reverberação (a partir do qual a informação retorna ao sistema de armazenamento). A memória de trabalho fonológica pode ser avaliada por meio da repetição de pseudopalavras, mais ou menos extensas, e com maior ou menor similaridade com palavras do idioma em questão (SANTOS; BUENO, 2003). A memória de trabalho, por meio da alça fonológica, interage com o conhecimento de longo prazo. Desta forma, acredita-se que características individuais possam influenciar o processo de aprendizado de novas informações e novas palavras. Outras variáveis como o tipo do estímulo linguístico, sua extensão ou proximidade com palavras reais, conhecimento prévio dessas palavras mais ou menos próximas, bem como a forma de apresentação do estímulo, também podem influenciar esse desempenho (PURVES et al, 2005; KESSLER, 1997). Enfim, habilidades de memória de trabalho assumem papel importante no desenvolvimento da fala e linguagem, fato comprovado em diversos estudos envolvendo tarefas de memória fonológica de trabalho. O déficit na MT pode ser associado a um dos componentes acima citados. Problemas na alça fonológica ou no esboço visuo-espacial pode gerar problemas de aprendizados geralmente observados durante o desenvolvimento da criança. Esses déficits de aprendizado, sem a presença de retardo mental, podem variar entre: déficits na leitura, na escrita e na área de cálculos. Quando o componente executivo central é afetado, desorganizações cognitivas mais sérias ocorrem. Geralmente, são observadas em casos de retardo mental e esquizofrenia, problemas de déficit de atenção, habilidade de raciocinar e capacidade de manter e manipular informações de atividades abstratas (NETTO, 2006). 70 Um déficit da memória de trabalho (MT) pode ser apresentado de várias maneiras, entre elas as mais comuns são: a inabilidade de concentrar-se e prestar atenção. O déficit também pode ser apresentado através da dificuldade de realizar uma nova atividade que tenha per si vários passos de instruções para que seja realizada (NETTO, 2006). O déficit na MT pode também parecer um déficit na memória episódica. Neste caso, avaliações neurológicas e neuropsicológicas podem mostrar o declínio na consolidação de informações. Entretanto, para que informações sejam transferidas para a memória episódica ela tem que ser retida primeiramente na MT. A memória episódica tem uma referência temporal e é uma memória de fatos sequenciados. Ela é um subtipo da memória explícita ou declarativa que pode ser descrita através de palavras (BUDSON; PRICE, 2005). Uma doença como Alzheimer pode prejudicar mais do que um sistema de memória. Pesquisas nessa área são necessárias para ampliar o entendimento sobre tipos de memória. Esse conhecimento é muito importante para que os profissionais possam aprimorar tanto na área de diagnóstico quanto na de tratamentos de déficits da memória (NETTO, 2006). Sobre os problemas de memória relacionados aos déficits de linguagem, leitura e compreensão, é verdade que podemos ler e reler algo o quanto desejarmos e o quanto for necessário, no entanto, isso não pode ser feito através da linguagem falada. O distúrbio Específico da Linguagem (DEL) é um transtorno associado ao desenvolvimento da linguagem quando na ausência de qualquer outro transtorno. Esse distúrbio não inclui criança com deficiências físicas ou mentais, tais como, surdez, problemas emocionais ou depravação severa do meio ambiente. No entanto, DEL refere-se a crianças com inteligência não verbal normal, e com déficit na linguagem expressiva e/ou receptiva. Resultados indicam que, crianças com DEL têm uma capacidade reduzida na alça fonológica da memória de trabalho (MT). Elas não apresentam nenhum problema na discriminação perceptual do estímulo auditório, mas têm grande, dificuldade em repetir três e quatro sílabas sem sentido quando comparadas com um grupo de controle. Esses resultados sugerem que DEL ocorre devido ao pobre processamento ou retenção de informação fonológica na MT (NETTO, 2006). 71 Tem sido também constatado na literatura que crianças com problemas de leitura e compreensão, demonstram déficits na alça fonológica. No entanto, o esboço visuo-espacial encontra-se intacto e o executivo central não apresenta qualquer problema (LENT, 2004; NETTO, 2006). Assume-se que a criança que tem dificuldade de leitura apresenta uma deficiência na habilidade de processamento fonológico. Isso pode dificultar a compreensão da escrita. De acordo com essa perspectiva, observa-se que, quando ocorre um desenvolvimento na capacidade do processamento fonológico da criança, o problema de leitura começa a desaparecer (GATHERCOLE et al, 2005). Distúrbio da aprendizagem em matemática também pode ser derivado do funcionamento deficiente da MT. Os componentes da MT têm um papel crucial no cálculo e na solução de problemas aritméticos. Por exemplo, crianças com problema de aprendizado na área da matemática, quando comparados com crianças da mesma idade, têm dificuldade em realizar várias outras atividades que necessitam da MT (WILSON; SWANSON, 2001). De acordo com resultados como esse, parece que a representação visuo-espacial de informação numérica e os aspectos fonológicos necessário para decompor e entender um problema de matemática pode ser a causa do mau desempenho entre crianças com déficits de aprendizado de matemática (WILSON; SWANSON, 2001). No entanto, problemas no componente executivo central também podem ter uma importante contribuição nos déficits de aprendizado em matemática. A falta de coordenação em várias atividades relacionadas com a contagem e a solução de problemas aritméticos envolvendo palavras, pode ser uma das consequências de déficit no componente executivo central da MT. Por exemplo, tem sido observado que indivíduos com baixo desempenho em atividades matemáticas, apresentam uma capacidade reduzida no processamento de informações do componente executivo central da MT (ASCRAFT; KIRK, 2001). Sobre as condições genéticas e suas relações com os déficits na alça fonológica, Baddeley; Gathercole; Papagno (1998 apud NETTO, 2006) diz o seguinte: Déficits na MT têm sido associados com problemas mais severos nas capacidades cognitivas. Parece claro que certas condições genéticas que levam aos distúrbios do desenvolvimento cognitivo podem estar associadas a déficits específicos da MT. Por exemplo, déficits na memória fonológica é uma característica da Síndrome de Down. 72 Também tem sido mostrado que crianças com síndrome de Prader-Willi, uma desordem genética caracterizada pelo atraso no desenvolvimento da linguagem, tem relativamente intacto o componente executivo central e o esboço visuo-espacial, mas apresenta déficit na alça fonológica da MT, talvez esteja relacionado com a capacidade de retenção fonológica. Essas descobertas são consistentes com o fato de que a alça fonológica tem um papel fundamental no desenvolvimento geral na área da linguagem, especialmente na aquisição do vocabulário. 73 INTELIGÊNCIA FLUIDA: DEFINIÇÃO FATORIAL, COGNITIVA E NEUROPSICOLÓGICA Este artigo3 pretende revisar o construto inteligência fluida (Gf) buscando ressaltar os pontos de convergência entre eles. Discute-se alguns estudos relevantes das abordagens psicométrica, cognitiva e da mais recente neurociência cognitiva. A tendência corrente é associar a inteligência fluida a pelo menos sete funções do executivo central, componente da memória de trabalho: a) manutenção do nível de ativação das representações mentais; b) coordenação de atividades mentais simultâneas; c) monitoramento e supervisão das atividades mentais; d) controle da atenção e atenção seletiva, (e) ativaçãode informações da memória de longo prazo; e) redirecionamento de rotas ou flexibilidade adaptativa. Discute-se também como os testes de raciocínio indutivo com analogias geométricas representam este construto. Assim, o autor inicia, afirmando que a inteligência humana talvez seja um dos assuntos mais estudados em toda a história da Psicologia. Para se ter uma ideia, uma busca feita no banco de dados PsycINFO da Associação Americana de Psicologia por artigos cujos títulos continham uma das palavras Intelligence, ou Intelectual ou Ability resultou em 18448 artigos desde 1887. Diante da imensidão de trabalhos publicados podemos conjeturar que dificilmente existirá uma teoria consensual sobre o que é inteligência. De fato, as teorias variam em razão da tradição de pesquisa herdada pelo estudo podendo ser classificada de modo geral em três grandes abordagens: a fatorial ou psicométrica, a desenvolvimentalista e a cognitiva (ALMEIDA, 1988, 1994; STERNBERG, 1979, 1980, 1981). Entretanto revisando os estudos podemos observar focos de consenso a despeito da imensidão de ideias, dados e modelos tratando do assunto. 3 Publicado pela revista Paidéia (Ribeirão Preto). Versão Online. ISSN 1982-4327. Paidéia (Ribeirão Preto) vol.12 no.23 Ribeirão Preto 2002. http://dx.doi.org/10.1590/S0103-863X2002000200005. Autor: Ricardo Primi. LabAPE - Universidade São Francisco. 74 Neste artigo pretende-se revisar um conjunto de estudos tratando do raciocínio ou inteligência fluida, como atualmente têm sido chamada, buscando ressaltar os pontos de convergência entre eles. O texto está dividido em três grandes partes ligadas às abordagens: a primeira revisando a concepção psicométrica, a segunda trazendo alguns estudos clássicos da psicologia cognitiva e a terceira revisando alguns estudos mais recentes da neurociência cognitiva. Nesta última parte tentou-se resumir as funções cognitivas associadas à inteligência fluida e discutir como os testes de raciocínio indutivo representam este construto. PSICOMETRIA E INTELIGÊNCIA FLUIDA Dentro da tradição psicométrica parece haver um consenso quanto à existência de pelo menos oito fatores amplos subjacentes aos testes cognitivos (FLANAGAN, MCGREW e ORTIZ, 2000; FLANAGAN e ORTIZ, 2001; HORN e NOLL, 1997). Este consenso foi solidificado a partir da publicação em 1993 do livro de John B. Carroll Human Cognitive Abilities: a survey of factor analytic studies. Neste estudo Carroll fez uma varredura dos últimos 60 anos na literatura científica, selecionou 461 conjuntos de dados de 1500 referências nas quais estavam incluídos quase todos os mais importantes e clássicos estudos da estrutura da inteligência feitos pela abordagem fatorial e efetuou uma reanálise utilizando métodos mais avançados. Este estudo resultou em um modelo hierárquico da inteligência chamado Teoria dos Três Estratos. O nome "Estrato" refere-se à ideia de camadas dispostas em três níveis em função da generalidade. O Estrato I contém pouco mais de 65 fatores específicos ligados ao formato dos problemas cognitivos propostos pelos testes psicométricos. O Estrato II agrupa estes fatores específicos em oito fatores mais amplos nos domínios do raciocínio, conhecimento-linguagem, memória-aprendizagem, percepção visual, percepção auditiva, produção de ideias, velocidade de processamento cognitivo e velocidade de decisão. O Estrato III corresponde ao fator g de Spearman indicando a existência de operações cognitivas comuns a todas as atividades mentais O modelo é semelhante à concepção moderna da teoria Gf-Gc (inteligência fluida e cristalizada) iniciada por Cattell (1941, 1971) e desenvolvida e aprimorada por Horn (1991), Horn e Cattell (1966) um de seus estudantes. McGrew e Flanagan (1998) propuseram uma 75 integração das teorias Gf-Gc e dos Três Estrados criando-se a Teoria de Cattell-Horn-Carroll - CHC das Habilidades Cognitivas resultando em uma visão hierárquica multidimensional da inteligência organizando-a em dez fatores amplos (inteligência fluida, conhecimento quantitativo, inteligência cristalizada, leitura e escrita, memória de curto prazo, processamento visual, processamento auditivo, armazenamento e recuperação da memória de longo prazo, velocidade de processamento, rapidez de decisão) e pouco mais de sessenta fatores específicos subjacentes aos fatores amplos. Este modelo vem gradualmente sendo empregado como uma nomenclatura padrão entre pesquisadores e profissionais no entendimento da inteligência1. Embora no modelo CHC a inteligência fluida (Gf) esteja situada em um nível hierárquico mais específico que o fator geral ela é, dentre os fatores amplos, o que mais se associa à concepção do fator g de Spearman (1927). Carroll (1993) aconselha que o estudo das causas da complexidade de problemas de raciocínio indutivo, um dos fatores específicos de Gf, poderá ajudar na interpretação do fator g, isto é, na compreensão dos processos cognitivos gerais presentes nas mais variadas habilidades cognitivas. Segundo a concepção do fator g toda atividade mental intelectual envolveria em maior ou menor grau uma única capacidade, indicando a existência de processos cognitivos comuns aos diferentes tipos de atividades mentais. Spearman (1927) buscou estudar a natureza do fator g em termos de funcionamento cognitivo e o definiu a partir de três processos básicos: a) apreensão das experiências significando uma capacidade ligada à percepção, à rapidez e à acuidade com que as pessoas percebem os estímulos, e bem como aos processos de autopercepção da atividade consciente; b) edução de relações referindo-se à capacidade maior ou menor de estabelecer relações entre duas ou mais ideias, sejam elas originadas da percepção ou de representações mnêmicas (por exemplo, pensar ou ver um elefante e uma garça e relacioná-los em uma categoria: animais; c) edução de correlatos referindo-se à capacidade maior ou menor que as pessoas demonstram de criar novas ideias a partir de uma ideia e uma relação (por exemplo: a partir de uma categoria como a dos animais, evocar ideias particulares como jacarés, gorilas, quatis, etc). http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-863X2002000200005&lng=pt&nrm=iso#back1 76 Estes processos estariam presentes em todas as atividades mentais não importando o conteúdo (matemático, verbal, artístico, etc). A teoria CHC passou a identificar o fator g como sendo mais próximo à inteligência fluida (Gf) referindo-se à habilidade de raciocinar em situações novas, diferentemente da inteligência cristalizada (Gc), referindo-se à habilidade de aplicar definições, métodos e procedimentos de solução de problemas, aprendidos previamente, para lidar com situações problema (Hunt, 1996). Quando as pessoas encontram uma situação-problema, elas precisam aglomerar um conjunto de procedimentos, que Snow, Kyllonen e Marshalek (1984) chamaram de "programas de performance", com o objetivo de resolver a questão existente. À medida que existirem programas de performance, isto é, esquemas de ação, armazenados na memória de longo prazo, a solução passa pela recuperação e aplicação desses esquemas (Gc). À medida que estes não existirem, eles precisarão ser criados. A pessoa deverá construir um novo programa de performance, organizando as informações disponíveis na situação e/ou reestruturando esquemas prévios. A inteligência Gf é, portanto, uma habilidade importante na previsão da capacidade geral de adaptação às situações novas, pouco estruturadas, que requerem autonomia intelectual. De acordo com Flanagan e Ortiz (2001): a inteligência fluida refere-se às operações mentais que uma pessoa usa quando está defronte de tarefas novas que não podem ser executadas automaticamente. Estas operações mentais incluem o reconhecimento e formação de conceitos, a compreensão de implicações, resolução de problemas,extrapolação, e reorganização ou transformação de informações. (p.9). No Estrato I, a inteligência fluida é composta por quatro fatores mais específicos apresentados na Tabela 1. Carroll (1993) analisou 236 tarefas de raciocínio ou fatores específicos em seu conjunto de 461 estudos e descobriu três grupos de tarefas gerais resultantes de inúmeras análises fatoriais destes estudos. O primeiro fator chamado Raciocínio Sequencial Geral (RG) abarca tarefas que requisitam alguma forma de raciocínio dedutivo, isto é, a capacidade de derivar implicações ou conclusões a partir da análise de combinação de premissas claramente formuladas seguindo dois ou mais passos lógicos. As tarefas de raciocínio dedutivo podem ser subdivididas em silogismos categóricos, silogismos lineares e raciocínio verbal geral. O segundo fator chamado Indução (I) abarca atarefas de raciocínio indutivo nas quais a pessoa deve analisar um conjunto de estímulos observando as regularidades, as características comuns, para inferir as relações 77 entre os estímulos. As tarefas de raciocínio indutivo podem ser subdivididas em: descoberta de conceitos/regras, seriação, tarefas de múltiplos exemplares, matrizes, elementos ímpares, analogias. O terceiro fator chamado Raciocínio Quantitativo (RQ) indica as tarefas que utilizam o raciocínio dedutivo e indutivo, mas mesclando-se com conceitos e relações quantitativas matemáticas principalmente de aritmética, mas também Álgebra, Geometria e Cálculo nos problemas mais difíceis. Carroll (1993) descreve a dificuldade em separar os três fatores tendo encontrado somente um estudo no qual os três apareciam claramente diferenciados. Esta dificuldade derivou em parte em razão dos delineamentos que muitas vezes fatoravam variáveis que não representavam todo o espectro do raciocínio. Outra característica encontrada é que estes fatores são correlacionados e muitas vezes aparecem com um único fator interpretados como g. Outro ponto é a dificuldade em criar tarefas que meçam com pureza os processos únicos de cada fator. Por exemplo, mesmo em tarefas de indução no momento da resposta pessoa emprega a também a dedução seja pela aplicação da regra para a criação da resposta ou pela classificação de alguma resposta segundo a regra. As características elementares que diferenciam uma tarefa de indução 78 de outra de dedução é a ênfase na descoberta das regras para a primeira e ênfase na combinação de regras e premissas claramente definidas na segunda. Com relação às tarefas Piagetianas, Carroll (1993) analisou onze estudos que empregavam as medidas Piagetianas correlacionando-as com testes psicométricos. Ele concluiu que ainda não é claro como as dimensões subjacentes às tarefas Piagetianas se correlacionam com os três fatores amplos RG, I e RQ. Entretanto todas elas têm cargas fatoriais altas no fator geral. Está, portanto, é uma área que precisa ser melhor investigada. PSICOLOGIA COGNITIVA E INTELIGÊNCIA FLUIDA Uma das limitações do modelo psicométrico em razão do emprego da análise fatorial é a ênfase na faceta estrutural da inteligência (STERNBERG, 1980). A capacidade cognitiva de uma pessoa utilizada na resolução de problemas da vida diária pode ser decomposta, segundo as teorias fatoriais, em diversos fatores como desenvolvimento linguístico, informação, raciocínio indutivo, raciocínio seqüencial geral, visualização, memória, fluência verbal, etc. Entretanto, essas teorias não fornecem suporte para a compreensão de como essas capacidades entram em ação no momento em que a pessoa se defronta com os problemas da sua vida diária. Isto é, essas teorias não fornecem uma compreensão dinâmico-funcional da inteligência. Partindo desta limitação na década de 60 um grande volume de estudos da psicologia cognitiva demonstrou, com maior clareza, a natureza dos processos cognitivos da inteligência fluida (BETHELL-FOX, LOHMAN e SNOW, 1984; CARPENTER, JUST e SHELL, 1990; EMBRETSON, 1994, 1995, 1998; EVANS, 1968; GOLDMAN, e PELLEGRINO, 1984; GONZALES LABRA, 1990; GONZALES LABRA e BALLESTEROS JIMENEZ, 1993; GREEN e KLUEVER, 1992; HORNKE e HABON, 1986; MULHOLLAND, PELLEGRINO e GLASER, 1980; PELLEGRINO, e GLASER, 1979; RUMELHART e ABRAHAMSON, 1973; STERNBERG, 1977; STERNBERG e GARDNER, 1983). No Brasil estudos deste tipo foram realizados por Primi (1995, 1998, 2002), Primi e Rosado (1995), Primi, Rosado e Almeida (1995). Tais estudos investigam os processos cognitivos envolvidos em tarefas apresentadas em testes psicométricos. O estudo considerado clássico nesta área é o de Sternberg (1977) que propôs um novo método chamado análise componencial a partir do qual é possível analisar os passos cognitivos que as pessoas executam quando resolvem problemas em testes psicométricos. Este método será discutido a seguir. 79 ESTUDOS INICIAIS DOS COMPONENTES COGNITIVOS DO RACIOCÍNIO ANALÓGICO Dentro do domínio da inteligência fluida, os problemas de raciocínio analógico são uma tarefa frequentemente utilizada para avaliar raciocínio indutivo. Esta forma de raciocinar se relaciona ao processo de aplicar, analogamente, um conjunto de informações ou relações de um domínio bem conhecido a outro desconhecido, criando, com isto, novas informações em campos desconhecidos. Geralmente os itens de raciocínio analógico seguem o formato A está para B assim como C está para D (A:B//C:D) como o exemplo do Fator I apresentado na Tabela 1. Formatos, como este, exigem do sujeito à capacidade de inferir relações entre os dois primeiros termos (evento conhecido) e aplicá-las ao terceiro termo, encontrando a parte que falta (evento desconhecido). Sternberg (1977) estudou experimentalmente o processo de solução de analogias de conteúdo verbal, geométrico e figuras esquemáticas de pessoas. Uma das manipulações experimentais feitas neste estudo criava quatro maneiras de apresentação das analogias. Considerando o formato A:B//C:D, na primeira condição o primeiro termo (A) era apresentado em uma tela de um taquistoscópio e os participantes observavam este estímulo o tempo que quisessem. Estando prontos para continuar, os participantes pressionavam uma tecla fazendo com que a analogia toda (A:B//C:D) aparecesse na tela. Nas três condições restantes, ocorria a mesma sequência, variando somente o número de elementos que apareciam na apresentação preliminar (A:B, A:B/C, e uma tela branca). O experimentador media o tempo de reação transcorrido na segunda parte da apresentação. Além desta manipulação interferindo no número de elementos que deveriam ser processados na segunda parte, Sternberg variou sistematicamente cada item de forma a aumentar ou diminuir a complexidade das relações entre os termos A:B que deveriam ser descobertas durante a resolução. Sternberg (1977) postulou, inicialmente, um modelo de processamento envolvendo cinco componentes principais e uma alternativa: codificação, inferência, mapeamento, aplicação, resposta e justificativa. Estes estariam encadeados em uma estratégia como se descreve a seguir. Em uma analogia do tipo A:B//C:? D1 ou D2, por exemplo: Automóvel: Estrada / Trem: (A) Estação, (B) Trilho. Inicialmente o sujeito codifica os dois termos (A e B) de maneira serial e exaustiva, recuperando da memória a longo prazo, os atributos relacionados aos conceitos, bem como valores particulares dentro do espectro de variação destes atributos; 80 em seguida, o sujeito infere as relações entre todos os atributos codificados para os dois termos, armazenando as relações encontradas na memória de trabalho. Após a inferência, o sujeito codifica o terceiro termo da analogia, recuperando seus atributos e em seguida mapeia as relações existentes entre ele e o primeiro termo e armazena na memória as relações encontradas. Em seguida, o sujeito codifica as alternativas (termos D1e D2), e aplica, para o termo C, as relações encontradaspara os termos A:B. Se o sujeito consegue distinguir uma única solução entre as respostas possíveis (ou seja, um termo D que forme uma relação C:D análoga a A:B), então o sujeito responde. Se isto não for possível, ou seja, se nenhum dos atributos recuperados e aplicados consegue fazer esta distinção, então o sujeito inicia um novo componente de justificativa por meio do qual descobre a melhor resposta possível, justificando as razões encontradas. Supondo que este modelo fosse verdadeiro e supondo ainda que o processamento ocorra em série, o tempo de resolução das analogias é igual à soma do número de vezes em que cada componente é executado. Sendo assim, o tempo de reação pode ser previsto por equações lineares, como é exemplificado na Tabela 2. Nela são descritas as equações para duas condições de apresentação. Na primeira condição, todos os termos devem ser codificados na fase de resolução, pois nenhum termo foi apresentado na fase preliminar. Logo, 5 termos devem ser codificados (5 cod). Na segunda condição os termos A:B são apresentados na fase preliminar. Logo, estes dois termos são codificados (2 cod) e as relações entre eles são inferidas (X inf) neste momento inicial. Na fase de resolução, portanto, somente três termos devem ser codificados (3 cod) e o restante dos componentes devem ser processados (Y map + Z apl + res). Portanto, a cada condição os componentes são sistematicamente eliminados na fase de resolução e as equações de previsão do tempo de reação irão refletir esta eliminação. Basicamente, nas equações estão envolvidos parâmetros (cod, inf, map, apl, res) representando o tempo requerido por cada componente e variáveis independentes relacionadas às manipulações experimentais que controlam o número de vezes que os componentes devem ser processados. Utilizando a regressão múltipla é possível estimar os valores dos parâmetros (cod, inf, map, apl, res) das equações indicando o tempo requerido no processamento de cada passo no processo de resolução. Sendo o modelo verdadeiro, esta equação teria sucesso em 81 prever o tempo de reação, fazendo com que a correlação entre o tempo previsto e o encontrado fosse alta. De modo geral os resultados de foram bem-sucedidos em prever o tempo de reação e estimar, portanto, o tempo requerido em cada componente (STERNBERG, 1977). A análise componencial inspirou vários estudos sobre o processamento cognitivo envolvidos na resolução de testes psicométricos de raciocínio. Dentre eles, Mulholland e cols. (1980) pesquisaram mais detalhadamente as analogias com figuras geométricas. Segundo eles "uma fragilidade da teoria de Sternberg em seu estado corrente se relaciona à ideia de que o processo de codificação é exaustivo e de que a representação dos atributos associados a um dado termo da analogia são independentes do contexto. É difícil conceber como a codificação de uma nova palavra ou figura, em um problema de analogia, sem que um termo anterior ou posterior - ou seja o contexto - gere uma tendência que determine o nível mais apropriado da representação do item na memória" (p. 254). Com base nestes pontos Muholland e cols (1980) delinearam uma pesquisa destinada a verificar mais detalhadamente o processo de codificação manipulando sistematicamente o número de elementos que compunham cada termo individual, e simultaneamente o número de transformações ocorridas entre estes termos. Assim, foram operacionalizadas as variáveis que interferem no componente de codificação (ou seja, o número de atributos que eram os elementos que compunham cada termo individual) e no componente de inferência das relações (transformações nos elementos). Em seu delineamento, os itens do teste representavam composições fatoriais dessas duas variáveis. Portanto, não havia, como na pesquisa de Sternberg (1977), condições de pré-apresentação. Nesta pesquisa, foram pressupostos quatro componentes de processamento envolvidos na resposta às analogias: a) comparação e decomposição de padrões; b) análise de transformações e geração de regras; c) comparação de regras; d) resposta. Neste estudo as analogias eram semelhantes ao exemplo apresentado para o fator Indução na Tabela 1, entretanto, no formato verdadeiro ou falso, isto é, apresentava-se uma 82 analogia completa incluindo o termo D e a atarefa do sujeito consistia em dizer se a analogia era correta ou não. De acordo com o modelo de Muholland e cols (1980) nestes itens inicialmente o sujeito compara os dois primeiros termos, identificando os elementos comuns que os compõem. Cada padrão identificado é analisado quanto às transformações ocorridas. Identificada a transformação, esta é armazenada na memória de trabalho em forma de proposições que dizem respeito aos elementos e suas transformações. Este processo de identificação de um padrão e análise das transformações se repete até que se eliminem todos os padrões encontrados para os termos "A e B". O mesmo processo ocorre para os termos "C e D", só com uma diferença. Já que a forma dos itens pesquisados era do tipo verdadeiro-falso, depois que a transformação para o primeiro termo é encontrada, ela é comparada com as proposições armazenadas na memória. Se essas não forem semelhantes, o sujeito responde que a analogia é incorreta. Contudo, se elas forem semelhantes, ele continua o processo de identificação e análise do próximo elemento. Ao final verifica-se se todos os elementos foram comparados. Se, neste processo, não houve nenhuma dessemelhança, o sujeito responde que a analogia é correta. Caso contrário, responde que está é incorreta. As principais diferenças entre este modelo e o de Sternberg (1977), estão no processo de codificação e na estratégia geral que relaciona os componentes. Nota-se, portanto, que este modelo pressupõe que a codificação de um termo se faz em relação ao segundo termo. O sujeito, em um processo de análise, compara os dois termos, selecionando os atributos relevantes da analogia, ou seja, os padrões de que são compostos os termos. Na medida em que os padrões são encontrados, eles são analisados quanto às transformações ocorridas, gerando, com isto, uma lista de proposições que representam os padrões e suas transformações. Além disso, este modelo postula a estratégia: inferência-inferência-comparação, enquanto o modelo de Sternberg postula a estratégia: inferência-mapeamento-aplicação. Segundo Mulholand e cols (1980) a equação de regressão simplificada que prevê o tempo de reação em seus itens seria: TR = xE + yT + k na qual E é igual ao parâmetro estimado para o processo de comparação e decodificação dos padrões individuais; x é a variável independente referente ao número de elementos existentes na analogia; T é o parâmetro estimado para o processo de análise de transformações e geração de regras individuais; y é a variável independente referente ao número de transformações e comparações exigidas em cada analogia particular e k é uma constante ligada à resposta. 83 Contudo, os resultados obtidos violaram a simples aditividade, gerando efeitos superaditivos em função da interação das variáveis T e E. Uma razão potencial para isto é que em níveis mais altos de dificuldade (número alto de T e E) um tempo maior é gasto em processos ligados à memória, já que um grande número de proposições referentes aos elementos e suas transformações devem ser armazenadas. Portanto, Mulholand e cols (1980) consideram que os processos envolvidos nos dois componentes são aditivos, e as sobrecargas de memória seriam a explicação para o aumento do tempo de reação em itens difíceis. Logo a equação de regressão final assumiu a seguinte forma: TR = xE + yT + TE + k, onde TE é igual ao tempo gasto no componente ligado à memória. OS COMPONENTES DE PROCESSAMENTO COGNITIVOS PARA PROBLEMAS EM MATRIZES De um modo geral, o trabalho de Mulholland e cols (1980) trouxeavanços significativos possibilitando uma maior compreensão dos processos envolvidos no processamento de analogias geométricas. No entanto grande parte das tarefas mais importantes de raciocínio analógico usadas na avaliação da inteligência fluida consiste em figuras 84 geométricas dispostas em matrizes como o item exemplificado na Figura 1 usado em Primi (1998, 2002). Em problemas desse tipo, as figuras geométricas estão dispostas segundo regras subjacentes que necessitam serem descobertas, possibilitando a extrapolação no reconhecimento de qual, dentre às oito alternativas, completa corretamente o espaço deixado em branco no canto inferior direito da matriz de nove quadros. O modelo de processamento para itens desse tipo, adotado nesse estudo, será descrito com o auxílio da Figura 2. Nela apresentam-se os principais sistemas envolvidos no processo de resolução (memória de longo prazo, memória de trabalho, sistema sensorial perceptual e sistema motor) representados pela cor cinza indicando seu estado de ativação. O processamento foi dividido em três blocos, denominados dessa maneira por incluírem mais de um componente de processamento. Esses blocos são: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-863X2002000200005&lng=pt&nrm=iso#f2 85 a) um bloco associado à criação das representações mentais que compõem o problema e à criação de regras que descrevem seu relacionamento; b) um bloco ligado ao reconhecimento dos paralelos entre a regra e uma situação nova e sua confirmação; c) a aplicação dessas regras na criação de alternativas para o problema. Esse modelo foi resultado de uma tentativa de integração das descobertas da literatura, principalmente no trabalho de Carpenter e cols. (1990) que estudou os processos de resolução das Matrizes Progressivas de Raven (RAVEN, 1962; RAVEN, RAVEN e COURT, 1998). Esse estudo é o que propõe o modelo mais adequado para itens do tipo apresentado na Figura 2, já que, como apontaram Pellegrino e Lyon (1979), o estudo clássico de Sternberg (1977), e muitos que o seguiram, utilizaram analogias relativamente fáceis, não ambíguas e, portanto, os modelos propostos nesses estudos não seriam automaticamente generalizáveis para analogias mais complexas como as que foram utilizadas aqui. De fato, Carpenter e cols. concluíram que "a análise do raciocínio em analogias simples ilumina os processos de inferências específicos da tarefa, mas são improváveis em representar as diferenças individuais em tarefas de raciocínio mais complexas" (p. 429). Primeiro bloco: iniciando a resolução das analogias, os sujeitos observam a primeira linha e percebem várias figuras não relacionadas. Em cada parte da matriz na qual fixem a atenção, verão um elemento independente. Iniciam então um processo básico de comparação perceptual, buscando similaridades e diferenças entre os estímulos e abstraindo do padrão complexo um elemento ou atributo por vez. Nesse momento estão ativos o controle motor dos movimentos oculares e o sistema de percepção visual. O controle motor organiza o fluxo dos estímulos que entram pelo sistema de percepção visual. Provavelmente, nessa fase, os atributos perceptuais dos estímulos e os processos internos de organização perceptual tenham grande influência no agrupamento de elementos ou atributos, de forma que estímulos semelhantes, mais próximos ou com uma continuidade natural, mostrarão uma maior tendência a serem agrupados (PRIMI, 1995). Depois desse agrupamento perceptual, o sujeito cria uma regra verbal conceitual, descrevendo as transformações perceptuais que observa entre os elementos ou atributos das figuras ao longo das três colunas da primeira linha. Essa regra é então armazenada na memória 86 de trabalho. Em seguida passa ao próximo atributo ou elemento, executando o mesmo bloco de análise perceptual e indução e incrementando a regra. No primeiro bloco é ativada a memória de longo prazo para a recuperação de informações declarativas e procedurais específicas sobre esse domínio, como conceitos sobre atributos de estímulos visuais e seus respectivos códigos verbais, conhecimentos sobre como transformar estímulos visuais, etc. À medida que a regra é gerada, ativa-se a memória de trabalho para efetuar seu armazenamento. A carga de informação I aumentará proporcionalmente ao número de variáveis envolvidas no problema, isto é, ao número de atributos ou elementos. Segundo bloco: tendo processado todas as variáveis envolvidas, o sujeito passa a analisar a segunda linha, comparando perceptualmente seus elementos ou atributos. Nesse momento, se a regra inferida for correta, ocorre simultaneamente o reconhecimento de que as transformações observadas são instâncias da regra geral inferida anteriormente. Em cada parte da segunda linha que os sujeitos fixem a atenção verão, em vez de uma nova figura como antes viam, uma instância particular de uma regra conceitual, ou seja, solidificarão a representação conceitual do problema, tornando-a mais estável. Neste momento estão ativos o sistema motor, a memória de trabalho e o sistema de percepção visual. A carga de informação I provavelmente permanece inalterada, já que a mesma regra inferida anteriormente representa adequadamente a situação nova. No entanto, esse pode não ser sempre o caso, pois se a regra inferida na primeira linha não for a correta, isto é, se ela agrupa atributos que não são relevantes para a solução do problema, ele perceberá a inconsistência nesse momento, e precisará operar sobre as informações armazenadas na memória de trabalho sobrecarregando-a. O sujeito terá que comparar as regras x, inferida na primeira linha, e y, inferida na segunda, e decidir se irá descartar uma delas ou manter as duas. Ele pode decidir descartar a regra y, por exemplo, se observar que essa regra tem um poder de generalidade menor. Por outro lado, pode decidir pela manutenção da regra quando, por exemplo, descobre que ela se relaciona a um segundo atributo envolvido no problema. Nessa situação, a carga I na memória de trabalho aumenta momentaneamente e, se o resultado da operação for a manutenção das novas regras geradas, então esse aumento permanece. 87 Terceiro bloco: em seguida o sujeito passa para a terceira linha, novamente analisando-a perceptualmente, mapeando os elementos ou atributos, reconhecendo-os como instâncias da regra geral e, por fim, aplicando-a para construir uma alternativa para o problema. Essa fase, portanto, requer a operação sobre as informações na memória de trabalho. O sujeito deve gerar uma representação mental derivada da regra que mantém armazenada na memória de trabalho. Depois, compara a alternativa criada com as alternativas propostas, escolhe aquela mais semelhante e responde. Nesse bloco os mesmos sistemas que já estavam ativos continuam ativos. A carga de informação I na memória de trabalho aumenta, uma vez que o sujeito deve armazenar a reposta criada para compará-la com as alternativas. 88 INTELIGÊNCIA FLUIDA E MEMÓRIA DE TRABALHO: OS ESTUDOS DA NEUROCIÊNCIA COGNITIVA E NEUROPSICOLOGIA Até aqui vimos discutindo detalhadamente os modelos desenvolvidos pela psicologia cognitiva para a resolução de problemas em tarefas encontradas nos testes de inteligência fluida. Em relação a psicometria estes modelos representam um avanço para o estudo da inteligência já que descrevem os processos mentais envolvidos na resolução destes problemas. Recentemente estes modelos vêm evoluindo e se aproximando cada vez mais das pesquisas desenvolvidas pela neurociência, especialmente aquelas ligadas às imagens cerebrais (PET, fMRI), e pela Neuropsicologia. A integração destes estudos define um novo campo chamado Neurociência cognitiva que busca decompor os processos cognitivos e emocionais realizados pelo cérebro (POSNER e DIGIROLAMO, 2000). Paraconcluir a revisão sobre o conceito da inteligência fluida serão apresentados os principais estudos mais recentes nesta abordagem que vem possibilitando uma maior compreensão deste tipo de inteligência procurando integrá-los aos estudos discutidos acima. O elo entre os estudos da Neurociência cognitiva e a inteligência fluida reside no estudo da memória de trabalho. A MEMÓRIA DE TRABALHO A memória é tradicionalmente dividida em dois grandes sistemas a memória de curto prazo e a memória de longo prazo. A primeira tem uma capacidade limitada e serve ao armazenamento de informações por um curto período de tempo e a segunda, praticamente ilimitada, serve ao armazenamento de informações aprendidas a partir da interação com o meio e as mantém disponíveis por um longo período de tempo. No modelo psicométrico as habilidades ligadas à memória são representadas em três capacidades amplas: memória de curto prazo (Gsm), fluência de armazenamento e recuperação da memória a longo prazo (Glr) e a inteligência cristalizada (Gc) referindo-se ao estoque de informações armazenadas na memória de longo prazo. A concepção tradicional do modelo psicométrico para memória de curto prazo a descrevia como capacidade simples para o armazenamento de informações em um breve espaço de tempo como, por exemplo, lembrar o nome de uma pessoa segundos depois de ter sido apresentado a ela. De acordo com esta concepção a avaliação da memória pode ser feita pedindo que a pessoa repita listas de palavras simples que vão progressivamente aumentando em 89 tamanho testando-se até quantas palavras a pessoa consegue repetir corretamente (este tipo de medida se chama extensão de memória [memory span]). Entretanto, a partir da década de setenta Alan Baddeley e Graham J. Hich propuseram um modelo mais complexo composto por três subcomponentes que, por diferir do sistema unitário de memória de curto prazo, passou denominar este construto de memória de trabalho (BADDELEY, 1996B, 1998; BADDELEY e HITCH, 1994). De acordo com este modelo a memória é composta por três subsistemas. Os dois primeiros são responsáveis pelo armazenamento temporário de informações e são chamados de sistemas escravos por servirem ao terceiro componente associado ao processamento das informações. Estes sistemas são representados na Figura 3. O primeiro chamado ciclo fonológico (phonological loop) é responsável pelo armazenamento de informações acústicas (ou ligadas à fala) e consegue manter traços por dois ou três segundos. Depois deste intervalo os traços de memória só permanecerão ativos por mais tempo se ocorrer alguma estratégia de repetição. 90 O segundo, chamado área de armazenamento visual-espacial (visuo-spatial sketch pad), é responsável pelo armazenamento de informações visuais. Este subsistema é dividido ainda em uma parte especializada no armazenamento de informações espaciais, por exemplo, sobre a localização de objetos, e outra especializada em informações sobre as propriedades de estímulos visuais, por exemplo, a aparência de objetos. Os sistemas ciclo fonológico e área de armazenamento visual têm capacidades limitadas de armazenamento e este limite varia de pessoa a pessoa, isto é, existe uma grande variabilidade individual quanto à capacidade de armazenamento. O terceiro, chamado de executivo central (central executive) é responsável pelo processamento cognitivo ligado ao ciclo fonológico e à área de armazenamento visual. Baddeley (1996b) define a memória de trabalho como "um sistema de capacidade limitada capaz de armazenar e manipular informações" (p. 13488). Portanto ao invés de referir-se simplesmente à capacidade de armazenamento, a memória de trabalho refere-se à capacidade de armazenamento + processamento fazendo-a distinta do construto memória e curto prazo anteriormente concebido. Portanto, o executivo central é elemento que faz a memória de trabalho diferir do conceito de memória de curto prazo integrando uma estrutura mais funcional ligada ao processamento além das estruturas ligadas ao armazenamento como antes se concebia. Esta distinção é claramente percebida nas tarefas criadas para avaliar a memória de trabalho. Por exemplo, Kyllonen e Christal (1990) criaram medidas de memória envolvendo simultaneamente a manutenção e manipulação de informações. Eles pedem aos sujeitos que memorizem algumas equações como: A = C + 3; C = B/3; B = 9, e depois perguntam o valor de A, B e C. Outra tarefa clássica de medida da memória de trabalho é chamada extensão em leitura (reading span) criada por Daneman e Carpenter (1980). Nesta tarefa os sujeitos devem ler listas com duas a seis frases tais como (exemplo com duas frases): "O táxi entrou na avenida Michigan onde eles tiveram uma bela vista do lago / Quando finalmente seus olhos abriram, não havia o brilho do triunfo e nem uma sombra da raiva" e após a leitura devem responder algumas perguntas e ao final repetir a última palavra de cada frase. Como pode ser observado além do armazenamento estas tarefas requerem simultaneamente o processamento das informações apresentadas. 91 O EXECUTIVO CENTRAL E A INTELIGÊNCIA FLUIDA A relação entre a inteligência fluida e a memória de trabalho passou a ser evidente quando as pesquisas mostraram que medidas de memória de trabalho se correlacionavam com atividades cognitivas complexas ligadas aos fatores psicométricos (JURDEN, 1995). Três trabalhos são mais relevantes e conhecidos: Carpenter e cols. (1990), Daneman e Carpenter (1980) e Kyllonen e Christal (1990). Daneman e Carpenter (1980) compararam as correlações de medidas tradicionais de memória de curto prazo, que só requerem a habilidade de armazenar informações, e medidas de memória de trabalho, requerendo o armazenamento e processamento, com a habilidade verbal medida pelo SAT (Scholastic Assessment Test)2 um teste usado na seleção de alunos para as universidades americanas. Os autores encontraram uma correlação de 0,59 (p <0,01) para memória de trabalho e 0,35 (n.s.) para memória de curto prazo concluindo que a memória de trabalho é elemento crucial na compreensão da linguagem. Kyllonen e Christal (1990) fizeram um extenso estudo empregando a análise fatorial confirmatória investigando a estrutura fatorial subjacente a um conjunto de provas de inteligência cristalizada, inteligência fluída e memória de trabalho. Eles encontraram correlações entre 0,82 a 0,88 entre medidas raciocínio e memória de trabalho concluindo com uma frase que ficou famosa no âmbito acadêmico que titulava o artigo relatando esta pesquisa: "A habilidade de raciocínio é (um pouco mais que) a capacidade de memória de trabalho?" Carpenter e cols. (1990) fizeram uma análise extensa e bastante interessante do processamento cognitivo envolvido na resolução das Matrizes Progressivas de Raven um teste clássico de raciocínio indutivo ou inteligência fluida (RAVEN, J., RAVEN J. C. e COURT, 1998). Uma das descobertas é que a complexidade dos itens aumenta na medida em que há mais regras a serem consideradas nos problemas. Por isso para resolver estes problemas a pessoa precisa possuir "habilidade de gerar submetas na memória de trabalho, armazenar a satisfação destas submetas, e planejar novas submetas à medida que outras são atingidas" (p. 413). Este processo de geração e manutenção de metas na memória claramente requer além do armazenamento o processamento das informações o que supõe que a resolução deste teste depende muito da memória de trabalho. Em um dos experimentos os participantes responderam ao Raven e a Torre de Hanói um jogo com grande dependência da memória de trabalho. A 92 correlação entre a quantidade de erros cometidos nos dois instrumentos foi muito alta (r=0,77; p <0,01) sugerindo, como o estudo de Kyllonen e Christal (1990), que a capacidade de memória é uma das mais importantes capacidades envolvidasna resolução do Raven. A partir de estudos como estes vários outros foram feitos procurando relacionar medidas de raciocínio ligadas ao fator inteligência fluida e memória de trabalho tais como os de Embretson (1995, 1998). Mesmo Carroll (1993) já antecipava esta linha de pesquisa em seu estudo fatorial clássico (p. 247). Mais recentemente Engle, Tuholski, Laughlin e Conway (1999) realizaram um estudo das correlações entre medidas de memória de curto prazo, envolvendo o armazenamento simples, medidas de memória de trabalho, envolvendo o armazenamento simultaneamente ao processamento cognitivo, medidas de inteligência fluida (RAVEN e Testes Livres de Viés Cultural de CATTELL) e o SAT. Os autores usaram a análise de estruturas de covariância permitindo a testagem de vários modelos buscando explicar as correlações encontradas. A hipótese central era que o processo básico ligado ao executivo central é atenção controlada. O controle do foco da atenção permite que a pessoa consiga manter representações mentais ativas mesmo em condições de distração quando outros estímulos competem pela atenção. Este processo relaciona-se à ativação de certas representações mentais e também pela inibição de outras representações distratoras. A lógica do estudo de Engle e cols. (1999) sustenta-se na ideia de que ambas medidas de memória de curto prazo e medidas de memória de trabalho requerem o armazenamento de informação, mas somente as medidas de memória de trabalho requerem o controle da atenção, já que envolvem a execução de múltiplas tarefas simultaneamente. Sendo assim argumentam que as correlações entre medidas de memória de curto prazo e memória de trabalho ocorrem por causa da capacidade de armazenamento. A variância residual da medida de memória de trabalho, após o controle estatístico removendo a variância comum com a memória de curto prazo, corresponderia às diferenças individuais na capacidade de controle da atenção sendo este o construto que estaria envolvido nos testes de inteligência fluida. Os resultados de Engle e cols. corroboraram esta ideia mostrando uma correlação de 0,49 (p <0,05) entre o resíduo de medidas de memória de trabalho com o fator inteligência fluida depois que o componente ligado 93 ao armazenamento foi estatisticamente removido ao passo que a correlação entre memória de curto prazo e a inteligência fluida depois do controle estatístico foi de 0,12 (n.s.). Em outro estudo Kane, Bleckley, Conway e Engle (2001) avaliaram mais diretamente as correlações entre as diferenças individuais em memória de trabalho e o controle de atenção. Os autores compararam sujeitos com alta e baixa capacidade de memória de trabalho em duas tarefas. Uma delas que exigia exclusivamente o controle da atenção para evitar uma resposta automática. A tarefa controle exigia uma resposta quase automática não exigindo controle da atenção e nem memorização. Os resultados indicaram diferenças de desempenho entre os sujeitos com alta e baixa capacidade de memória de trabalho na primeira tarefa indicando que a memória de trabalho está associada ao controle da atenção. Em outro estudo recente Miyake, Friedman, Rettinger, Shah e Hegarty (2001) empregaram procedimentos de análise semelhantes aos de Engle e cols. (1999), mas no domínio das habilidades visuais. Este estudo analisou as correlações entre medidas de memória de trabalho visuo-espacial, memória de curto prazo visuo-espacial, medidas da função executiva e três fatores específicos de processamento visual (Gv): visualização, relações espaciais e velocidade perceptual. No estudo de Engle e cols (1999) as medidas de memória eram predominantemente verbais ligadas ao ciclo fonológico. Já no estudo de Miyake e cols. (2001) elas eram ligadas à área de armazenamento visual. Os autores encontraram uma alta correlação entre medidas de memória de curto prazo e memória de trabalhos visuais indicando que as duas dependem na mesma medida do executivo central. Enquanto no estudo de Engle e cols. ficou evidente que o ciclo fonológico, ou a memória de curto prazo verbal, embora altamente correlacionada, é distinta do executivo central, o estudo de Miyake e cols. indicou que a memória visual é praticamente indistinguível do executivo central. Uma das explicações para isso é que as pessoas estão muito mais habituadas em lidar com representações auditivo-verbais do que usar representações visuais. Consequentemente as tarefas verbais seriam mais automáticas e menos dependentes do executivo central quando fossem realizadas com poucas informações. Ao contrário as tarefas visuais, mesmo envolvendo de uma pequena quantidade de informação, já sobrecarregaria o sistema de memória exigindo o executivo central. 94 Os estudos citados acima permitem concluir que a relação entre memória de trabalho e inteligência fluida ocorre em razão de ambas dependerem das funções realizadas pelo executivo central. Ambas as tarefas requerem o armazenamento de várias informações e a execução simultânea de processos cognitivos de transformação dessas informações ultrapassando o montante de informações que os buffers de armazenamento (ciclo fonológico e área de armazenamento visual) conseguem manter ativas. Portanto, é necessário um controle ativo e voluntário dos processos de atenção para organizar a atividade mental para que resolução possa ser atingida. Como afirma Hunt (1999) as tarefas exigem "estruturas de controle da atenção que possibilitam às pessoas fixarem atenção em um ou outro item na memória... assegurando um fluxo ordenado de informações para a memória de trabalho, vindas do mundo externo e/ou da memória por si mesma, seja bloqueando informações não pertinentes, ou eliminando informações que parecem não ser úteis para a resolução do problema" (p. 8). Portanto, a definição dos processos cognitivos e das habilidades básicas ligadas a estes processos para inteligência fluida reside no estudo do executivo central. Baddeley (1996a) faz uma revisão de suas pesquisas tentando elucidar os processos básicos subjacentes ao executivo central e os divide em quatro capacidades: a) capacidade de coordenar atividades mentais simultâneas dos dois sistemas de armazenamento (ciclo fonológico e área de armazenamento visual); b) capacidade de supervisionar a atividade mental alternando estratégias automáticas com estratégias novas quando necessário; c) capacidade de atenção seletiva, isto é, prestar atenção em informações específicas relevantes e ao mesmo tempo inibir a ativação de outras informações irrelevantes; d) capacidade de ativação de informações da memória de longo prazo. Este último componente é importante, pois relaciona a memória de trabalho com a memória de longo prazo. Engle e cols. (1999) cita um modelo que concebe a memória com um único sistema amplo com vários elementos em diferentes níveis de ativação. As informações da memória de curto prazo corresponderiam a parcelas da memória de longo prazo com um alto nível de ativação e a memória de trabalho consistiria destes elementos ativados mais os processos de controle da atenção usados para manter o nível de ativação e impedir que outras 95 representações internas ou estímulos externos desviem o foco da atenção levando o conteúdo da memória à desativação. Rosen e Engle (1997) compararam pessoas com alta e baixa capacidade de memória de trabalho em tarefas de fluência verbal solicitando-as que lembrassem o maior número de animais em um intervalo fixo de tempo. Os autores descobriram que a capacidade de memória de trabalho está ligada à fluência de recuperação. Nesta tarefa as pessoas precisam ativar automaticamente a partir de uma ideia (a categoria "animais") "espalhando" a ativação para ideias da mesma categoria, monitorar-se para não fornecer respostas repetidas, suprimir respostas anteriormente pensadas e gerar "pistas" para a criaçãode novas ideias. Principalmente os últimos três elementos envolvem o executivo central já que estão ligados a uma busca ativa por informações na memória de longo prazo requerendo um controle ativo da atenção. Os resultados deste estudo indicam que a maior capacidade de memória de trabalho facilita a ativação e fluência de recuperação de informações da memória de longo prazo. As funções do executivo central recentemente têm sido igualadas à metacognição definida como a avaliação e controle dos processos cognitivos. Shimamura (2000) faz uma revisão das relações entre estes construtos favorecendo a integração de descobertas da neurociência com a psicologia cognitiva. O autor lista quatro funções executivas que se relacionam ao controle metacognitivo: seleção, manutenção, atualização e redirecionamento de rota (rerouting). A seleção refere-se à atenção seletiva discutida acima que possibilita ativar certas representações e ao mesmo tempo filtrar outras. A manutenção refere-se à habilidade de manter representações ativas ligadas, portanto, ao conceito clássico de memória de curto prazo. A atualização ou manipulação refere-se à adaptação, manipulação ou um novo arranjo das ativações na memória de trabalho. Esta função está ligada ao monitoramento das atividades cognitivas e de seus produtos. A última função o redirecionamento de rota refere-se à troca ou mudança global de uma estratégia cognitiva para outra mais adequada à situação. 96 AS RELAÇÕES ENTRE INTELIGÊNCIA FLUIDA, EXECUTIVO CENTRAL E AS TAREFAS DE RACIOCÍNIO ANALÓGICO De modo geral a inteligência fluida está ligada ao executivo central responsável pelas capacidades resumidas na Tabela 3 sintetizadas a partir dos estudos revisados acima. Elas não devem ser entendidas como funções independentes. De fato, alguns autores como Engle e cols. (1999) consideram a capacidade de atenção seletiva como sendo a função básica do executivo central e as outras como subprodutos dela. Já Salthouse e Babcock (1991) consideram três componentes, a eficiência do processamento, capacidade de armazenamento e a capacidade de coordenação. Como parece não haver uma visão consensual sobre as relações entre estas facetas é mais prudente listá-las como funções separadas tendo sempre presente a ideia de interdependência entre elas. Como foi discutido, a resolução de problemas de raciocínio analógico consiste em uma atividade mental complexa subdividida em um conjunto encadeado de processos básicos chamados componentes. É uma atividade analítica abstrata, pois requer a decomposição do problema em vários processos simples de comparação, coordenados em uma estratégia geral de resolução de problemas (Klauer, 1990). Essa atividade complexa faz uma exigência intensa do central executivo principalmente nas facetas de coordenação e monitoramento de atividades mentais simultâneas, atenção seletiva e redirecionamento de rotas. 97 A coordenação e monitoramento das atividades mentais que na psicologia cognitiva é geralmente denominada de metacognição ou gerenciamento de metas é um pré-requisito da organização de uma estratégia efetiva de resolução. Como concluíram Carpenter e cols. (1990) comentando sobre o teste Raven: "Uma das principais distinções entre os sujeitos com notas mais altas e os sujeitos com notas baixas foi o sucesso dos primeiros na geração e gestão de metas na memória de curto prazo. Nessa visão, um componente chave da inteligência analítica é o gerenciamento de metas, o processo de criar submetas a partir das metas e o rastreamento da sucessão efetiva (ou não) das submetas, a caminho da satisfação de metas de níveis mais altos. O gerenciamento de metas torna possível ao sujeito construir formas de conhecimento intermediárias e estáveis a respeito de seu progresso" (p. 428). Por tanto, a resolução de problemas de raciocínio analógico associa-se à organização hierárquica dos passos de resolução, envolvendo inúmeras interações de processos simples de comparação entre estímulos (julgamento de similaridade), implementação dessa atividade, o monitoramento (o que foi feito, o que se está fazendo e o que precisa ser feito) e a revisão, quando necessária. A capacidade de armazenamento e o gerenciamento de metas estão intimamente relacionados. Possivelmente, a necessidade de uma forma efetiva de gerenciamento de metas seja ditada pela limitação da capacidade de armazenamento, por um lado, e, por outro, pelo enfraquecimento da capacidade de memória devido a efeitos adversos como, por exemplo, a similaridade do conteúdo dos itens a serem armazenados (BADDELEY e HICH, 1994). Nesse sentido, o gerenciamento efetivo de metas, como descrito por Carpenter e cols. (1990), descreve a configuração que as informações adquiridas do problema devem assumir na memória de trabalho, evitando a perda de informação. Carpenter e cols. mencionam que as metas devem ser organizadas de forma hierárquica e recursiva para que "a falha em uma submeta não coloque em risco submetas prévias que foram realizadas com sucesso" (p. 428). Outro aspecto importante é a abstração que é basicamente ligada aos processos de controle da atenção ou atenção seletiva. Carpenter e cols. (1990) definem por abstração "construções de representações que são vagamente vinculadas aos inputs perceptuais e que possibilitam generalização em relação ao espaço e o tempo" (p. 428). A abstração se expressa possivelmente no momento da construção das regras que relacionam os elementos ou atributos. Em itens com figuras geométricas, um elemento é caracterizado por vários atributos (por exemplo, forma, cor, inclinação, tamanho). Na maioria dos casos, o relacionamento deve ser 98 feito considerando-se um atributo e ignorando outros, por exemplo, quando se têm figuras com formas diferentes, mas cores iguais. Isso corresponde à abstração, uma vez que a semelhança baseia-se apenas em uma parcela da percepção (cor) e não na configuração global (forma + cor). Ela é importante, pois permite considerar semelhanças e diferenças entre os estímulos por meio de conceitos abstratos, e não por meio de aspectos perceptuais concretos. Pode-se entender a abstração como um produto dos processos de atenção seletiva. Como afirma Hunt (1996), "para resolver itens de matrizes, o sujeito deve isolar mudanças progressivas numa dimensão da matriz de figuras, enquanto ignora outras dimensões" (p. 4). Em obra mais recente, Hunt (1999) afirma que "as estruturas de controle também asseguram um fluxo organizado de informações para a memória de trabalho, seja do mundo externo ou mesmo da memória, tanto bloqueando informações irrelevantes, quanto descartando aquelas que parecem inúteis para a resolução do problema" (p. 8). O controle da atenção está intimamente ligado à abstração uma vez que permite o estabelecimento de relações sustentadas em atributos analiticamente segregados das representações globais percebidas. O terceiro e último aspecto do executivo central ligado à inteligência fluida, a mudança de rotas, é chamado na literatura cognitiva de flexibilidade adaptativa. Bethell-Fox, Lohman e Snow (1984) demonstraram que os problemas de raciocínio analógico com figuras geométricas poderiam ser resolvidos de duas maneiras: uma, pela criação da representação mental completa de uma possível resposta e pela comparação com as alternativas de resposta oferecidas (estratégia de construção/comparação), e outra, pelo ciclo envolvendo a criação/representação mental parcial da resposta, baseado em um único elemento ou atributo, comparação com as alternativas, eliminação das alternativas inconsistentes e reinício do ciclo com um segundo atributo (estratégia de eliminação de respostas). Essas duas maneiras são chamadas estratégias de resolução, pois compreendem combinações específicas de componentes de solução. Bethell- Fox et al. (1984) demonstraram tambémque a estratégia construção/comparação é usada mais frequentemente por sujeitos com alta habilidade e em itens simples. A estratégia de eliminação de respostas é mais utilizada por sujeitos com baixa habilidade e em itens complexos. Portanto, a flexibilidade adaptativa refere-se à seleção, uso e alteração de estratégias de resolução diante das demandas impostas pelos problemas. Bethell-Fox e cols. (1984) relacionaram essas descobertas às demandas que itens complexos fazem à memória de trabalho, 99 sugerindo, portanto, que sujeitos com baixa habilidade utilizam a estratégia de eliminações de respostas, pois experimentam, com mais facilidade, a sobrecarga da memória de trabalho. EVIDÊNCIAS DA NEUROCIÊNCIA E DA NEUROPSICOLOGIA No final da década de noventa começaram a aparecer alguns estudos empregando a neuroimagem identificando a localização das estruturas cerebrais ligadas à memória de trabalho e à inteligência fluida. Dois estudos são de grande importância para o assunto tratado neste artigo: o de Smith e Jonides (1997) e o de Prabhakaran, Smith, Desmond, Glover e Gabrieli (1997). Smith e Jonides (1997) estudaram quais áreas cerebrais eram ativadas enquanto os participantes executavam um variado número tarefas de memória de trabalho por meio da Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET) reafirmando o modelo de memória de Baddeley e Hitch (1994) e detalhando-o mais. Os autores encontraram estruturas distintas para a memória verbal, visual e espacial. A memória verbal (ciclo fonológico) e a memória visual para objetos estão localizadas na porção parietal posterior do hemisfério esquerdo. A memória espacial (área de armazenamento visual) está localizada na região parietal posterior do hemisfério direito. Há também uma diferença entre processos de armazenamento e reativação pela repetição (rehearsal) sendo que na memória verbal o armazenamento ocorre na porção posterior parietal e a reativação nas regiões frontais do hemisfério esquerdo (área de Broca, área pré-motor e área motor suplementar). Na memória espacial há a mesma distinção com as mesmas áreas envolvidas só que localizadas no hemisfério direito. O executivo central é mediado pelo córtex pré-frontal dorsolateral. Um fato interessante é que há um grande número de estudos testando variadas funções executivas tais como monitoramento, mudança de estratégia, coordenação simultânea de atividades evidenciando sempre o envolvimento da área pré-frontal dorsolateral. Estes resultados corroboram a ligação entre o central executivo, metacognição e fator g. Prabhakaran e cols. (1997) mapearam as áreas cerebrais ativadas enquanto as pessoas resolviam itens do Raven empregando a Ressonância Magnética Funcional (fMRI). Os autores escolheram itens de forma sistemática permitindo distinguir quais áreas cerebrais eram recrutadas enquanto os sujeitos resolviam problemas requerendo processos perceptuais simples de raciocínio, problemas analíticos e problemas de comparação perceptual (tarefa controle). Os resultados indicaram que nos problemas perceptuais foi ativada a área frontal do hemisfério 100 direito e as regiões parietais bilateralmente. Nos problemas analíticos foram ativadas as áreas parietal, occipital, temporal esquerdas e as áreas frontais bilateralmente. Os resultados indicaram que os problemas perceptuais ativavam áreas mediadores da memória de trabalho visual-espacial e os problemas analíticos recrutavam estas e outras ares mediadores de memória verbal e de processos executivos. Além destes estudos existem vários estudos neuropsicológicos os quais aplicam medidas cognitivas em pacientes com lesões conhecidas em regiões específicas do cérebro buscando verificar qual habilidade é afetada em decorrência das lesões. Estes estudos têm relacionado os processos do executivo central à região frontal do cérebro (Baddeley, 1996a; Shimamura, 2000). Nesta linha Duncan, Emslie e Williams (1996) encontraram especificamente correlações entre lesões frontais e dificuldades em tarefas de inteligência fluida. CONCLUSÃO Em síntese, os estudos revisados acima oferecem evidências muito sólidas sobre a concepção da memória de trabalho (seus componentes e funções) e da sua relação com a inteligência fluida especialmente com o executivo central. Eles mostram que as covariâncias comportamentais demonstradas nos estudos psicométricos começam a ser consubstanciadas e elaboradas em mais detalhes nas estruturas cerebrais identificadas pelos estudos recentes da neurociência. Fazendo uma relação entre estes estudos e os modelos psicométricos pode-se entender que quatro fatores do modelo CHC inteligência fluida (Gf), memória de curto prazo (Gsm), armazenamento e recuperação da memória de longo prazo (Glr) e processamento visual (Gv) estão ligados às funções do executivo central. De fato, Woodcock (1997, 1998) agrupa os dez fatores em quatro clusters sendo que um deles chama-se habilidades de pensamento e inclui os fatores Gf, Gv, Glr e Ga (processamento auditivo). Estas relações entre habilidades mais complexas são coerentes com a noção do fator g materializado terceiro estrato do modelo de Carroll (1993). Neste sentido a operação cognitiva geral subjacente ao g que tem sido relacionada ao executivo central (Badeley, 1996a, p. 7) pode ser resumida nas sete funções apresentadas na Tabela 3. 101 Há também um amplo conjunto de evidências que apoiam a validade de construto de tarefas de raciocínio analógico para a mensuração de funções do executivo central. Neste sentido novos instrumentos com uma definição mais clara sobre o que avaliam poderão ser criados por intermédio da aplicação do conhecimento acumulado pela psicologia cognitiva e da neurociência discutido aqui. A expectativa é que estas novas medidas sejam de melhor qualidade, pois serão construídas para medir aspectos mais claramente delimitados das funções cognitivas. 102 A IMPORTÂNCIA DA NEUROCIÊNCIA NA EDUCAÇÃO Os avanços e descobertas na área da neurociência ligada ao processo de aprendizagem é sem dúvida uma revolução para o meio educacional. A Neurociência da aprendizagem, em termos gerais, é o estudo de como o cérebro aprende. É o entendimento de como as redes neurais são estabelecidas no omento da aprendizagem, bem como de que maneira os estímulos chegam ao cérebro, da forma como as memórias se consolidam e de como temos acesso a essas informações armazenadas. Quando falamos em educação e aprendizagem, estamos falando em processos neurais, redes que se estabelecem, neurônios que se ligam e fazem novas sinapses. E o que entendemos por aprendizagem? Aprendizagem, nada mais é do que esse maravilhoso e complexo processo pelo qual o cérebro reage aos estímulos do ambiente, ativa essas sinapses (ligações entre os neurônios por onde passam os estímulos), tornando-as mais “intensas”. A cada estímulo novo, a cada repetição de um comportamento que queremos que seja consolidado temos circuitos que processam as informações que deverão ser então consolidadas. A neurociência nos vem descortinar o que antes desconhecíamos sobre o momento da aprendizagem. O cérebro, esse órgão fantástico e misterioso, é matricial nesse processo do aprender. Suas regiões, lobos, sulcos, reentrâncias tem sua função e real importância num trabalho em conjunto, onde cada um precisa e interage com o outro. Mas qual o papel e função de cada região cerebral? Onde o aprender tem realmente a sua sede e necessita ser estimulada adequadamente? Conhecer o papel do hipocampo na consolidação de nossas memórias, a importância do sistema límbico, responsável pelas nossas emoções, desvendar os mistérios que envolvem a região frontal, sede da cognição, linguagem e escrita, poder entender os mecanismos atencionais e comportamentais de nossas crianças com TDAH, as funções executivas e o sistema de comando inibitório do lobo pré-frontal éhoje fundamental na educação, assim como, compreender as vias e rotas que norteiam a leitura e escrita (regidas inicialmente pela região visual mais específica (parietal), que reconhece as formas visuais das letras e depois acessando outras áreas para que a codificação e decodificação dos sons sejam efetivas. Como não penetrar nos mistérios da região temporal relacionado à percepção e identificações dos sons onde os reconhece por completo? (área temporal verbal que produz os sons para que possamos fonar as letras). Não esquecendo a região occipital que tem como 103 uma de suas funções coordenar e reconhecer os objetos assim como o reconhecimento da palavra escrita. Assim, cada órgão se conecta e se interliga nesse trabalho onde cada estrutura com seus neurônios específicos e especializados desempenham um papel importantíssimo nesse aprender. Podemos compreender desta forma que o uso de estratégias adequadas em um processo de ensino dinâmico e prazeroso provocará, consequentemente, alterações na quantidade e qualidade destas conexões sinápticas, afetando assim o funcionamento cerebral de forma positiva e permanente com resultados extremamente satisfatórios. Estudos na área neurocientífica, centrados no manejo do aluno em sala de aula, vem nos esclarecer que a aprendizagem ocorre quando dois ou mais sistemas funcionam de forma inter-relacionada. Assim, podemos entender, por exemplo, como é valioso aliar a música e os jogos em atividades escolares, pois há a possibilidade de se trabalhar simultaneamente mais de um sistema: o auditivo, o visual e até mesmo o sistema tátil (a música possibilitando dramatizações). Os games (adorados pelas crianças e adolescentes), ainda em discussão no âmbito acadêmico, são fantásticos na sua forma de manter nossos alunos plugados e podem ser mais uma ferramenta facilitadora, pois possibilita estimular o raciocínio lógico, a atenção, a concentração, os conceitos matemáticos e através de cruzadinhas e caça-palavras interativos, desenvolver a ortografia de forma desafiadora e prazerosa para os alunos. Vários sites na internet nos disponibilizam esses jogos. Desta forma, o grande desafio dos educadores é viabilizar uma aula que 'facilite' esse disparo neural, as sinapses e o funcionamento desses sistemas, sem que necessariamente o professor tenha que saber se a melhor forma de seu aluno lidar com os objetos externos é: auditiva, visual ou tátil. Quando ciente da modalidade de aprendizagem do seu aluno, (e isso não está longe de termos na formação de nossos educadores) o professor saberá quais estratégias mais adequadas utilizar e certamente fará uso desse grande e inigualável meio facilitador no processo ensino – aprendizagem. Outra grande descoberta das neurociências é que através de atividades prazerosas e desafiadoras o “disparo” entre as células neurais acontece mais facilmente: as sinapses se fortalecem e redes neurais se estabelecem com mais facilidade. 104 Mas como desencadear isso em sala de aula? Como o professor pode ajudar nesse “fortalecimento neural”? Todo ensino desafiador ministrado de forma lúdica tem esse efeito: aulas dinâmicas, divertidas, ricas em conteúdo visual e concreto, onde o aluno não é um mero observador, passivo e distante, mas sim, participante, questionador e ativo nessa construção do seu próprio saber. O conteúdo antes desestimulante e repetitivo para o aluno e professor ganha uma nova roupagem: agora propicia novas descobertas, novos saberes, é dinâmico e flexível, plugado em uma era informatizada aonde a cada momento novas informações chegam ao mundo desse aluno. Professor e aluno interagem ativamente, criam, viabilizam possibilidades e meios de fazer esse saber, construindo juntos a aprendizagem. Uma aula enriquecida com esses pré-requisitos é mágica, envolvente e dinâmica. É saber fazer uso de uma estratégia assertiva onde conhecimentos neurocientíficos e educação caminham lado a lado. Mas como isso é possível? O que fazer em sala de aula? A seguir veremos algumas sugestões que podem ser adotadas: 1- Estabeleça regras para que haja um convívio harmonioso de todos em sala de aula, fazendo com que os alunos sejam responsáveis pela organização, limpeza e utilização dos materiais. Opinando e criando as regras e normas adotadas, eles se sentirão responsáveis pela sala de aula. 2- Faça uso de materiais diversificados que explorem todos os sentidos. Visual: mural, cartazes coloridos, filmes, livros, filmes educativos; Tátil: material concreto e objetos de sucata planejados. Há uma riqueza de sites na internet que nos disponibilizam atividades muito ricas e prazerosas. A criatividade aflora e a aula se torna muito divertida; Auditivo: música e bandinhas feitas com material de sucata, sempre com o conteúdo inserida nelas. A criação de músicas sobre conteúdos é uma forma divertida de aprender. Talentos apareceram em sala de aula. E quem não gosta de cantar? A aula fica muito rica e prazerosa! 3- Reserve um lugar com almofadas e tapete, para momentos de descanso e reflexão. O “cantinho da leitura” é fundamental na sala de aula na ausência de uma biblioteca. Relaxar após o trabalho prazeroso significa dar tempo para o cérebro escanear todo o conteúdo que vai ser assimilado, ativar o hipocampo (região responsável pelas memórias) e consolidar o que se aprendeu. 105 4- Estabeleça rotinas onde possam realizar trabalhos individuais, em dupla e em grupo. Rotinas estabelecidas reforçam comportamentos assertivos e organização. Crianças com TDAH, que apresentam mal funcionamento das funções executivas se beneficiam com rotinas e regras pré-estabelecidas). O trabalho em equipe é extremamente prazeroso, ativa as regiões límbicas (responsáveis pelas emoções) e como sabemos que o aprender está ligado à emoção, a consolidação do conteúdo se faz de maneira mais efetiva. (hipocampo) 5- Trabalhar o mesmo conteúdo de várias formas possibilita aos alunos oportunidades de vivenciarem a aprendizagem de acordo com suas possibilidades neurais. Dê aos mais rápidos, atividades que reforcem ainda mais esse conteúdo, que os mantenham atentos e concentrados, para que aqueles que necessitem de maior tempo para realizar as atividades não sejam prejudicados com conversas e agitação dos mais rápidos. 6- A flexibilidade em sala de aula permite uma aprendizagem mais dinâmica e melhor percebida por todos os alunos. O professor que ministra bem os conflitos em sala de aula, que tem "jogo de cintura" e apresenta o conteúdo com prazer, mantém seus alunos "plugados" na aula. Desta forma, sabedores deste mecanismo neural que impulsiona a aprendizagem, das estratégias facilitadoras que estimulam as sinapses e consolidam o conhecimento, desta magia onde cada estrutura cerebral se interliga para que todos os canais sejam ativados. Assim, como numa orquestra afinadíssima, onde a melodia sai perfeita, estar de posse desses importantes conhecimentos e descobertas será como reger está orquestra, onde o maestro saberá o quão precisamente estão afinados seus instrumentos e como poderá tirar deles melodias harmoniosas e suaves! A neurociência se constitui assim em atual e uma grande aliada do professor para poder identificar o indivíduo como ser único, pensante, atuante, que aprende de uma maneira toda sua, única e especial. Desvendando os mistérios que envolvem o cérebro na hora da aprendizagem, a neurociência disponibiliza ao educador moderno (neuroeducador), impressionantes e sólidos conhecimentos sobre como se processam a linguagem, a memória, o esquecimento, o desenvolvimento infantil, as nuances do desenvolvimento cerebral desta infância e os processos que estão envolvidos na aprendizagem a ele proporcionada. Tomarmos 106 posse desses novos e fascinantes conhecimentos é imprescindível e de fundamental importância para uma pedagogia moderna, ativa,contemporânea, que se mostre atuante e voltada às exigências do aprendizado em nosso mundo globalizado, veloz, complexo e cada vez mais exigente. Conceitos como neurônios, sinapses, sistemas atencionais (que viabilizam o gerenciamento da aprendizagem), mecanismos mnemônicos (fundamentais para o entendimento da consolidação das memórias), neurônios espelho, que possibilitam a espécie humana progressos na comunicação, compreensão e no aprendizado e plasticidade cerebral, ou seja, o conhecimento de que o cérebro continua a desenvolver-se, a aprender e a mudar não mais estarão sendo discutidos apenas por neurocientistas, como até então imaginávamos. Estarão agora, na verdade, em sala de aula, no dia a dia do educador, pois uma nova visão de aprendizagem está a se delinear. O fracasso e insucesso escolar têm hoje um novo olhar, já que uma nova e fascinante gama de informações e conhecimentos está à disposição do educador moderno. Graças a neurociência da aprendizagem, os transtornos comportamentais e da aprendizagem passaram a ser mais facilmente compreendidos pelos educadores uma vez que proporciona mais subsídios para a elaboração de estratégias mais adequadas a cada caso. Um professor qualificado e capacitado, um método de ensino adequado e uma família facilitadora dessa aprendizagem são fatores fundamentais para que todo esse conhecimento que a neurociências nos viabiliza seja efetivo, interagindo com as características do cérebro de nosso aluno. Esta nova base de conhecimentos habilita o educador a ampliar ainda mais as suas atividades educacionais, abrindo uma nova estrada no campo do aprendizado e da transmissão do saber4. 4 Vera Lucia de Siqueira Mietto http://www.ceitec.com.br/artigos/a-importancia-da-neurociencia-na-aprendizagem.pdf 107 REFERÊNCIAS REFERÊNCIAS BÁSICAS DOWBOR, Ladislau. Tecnologias do conhecimento: os desafios da educação. Petrópolis, RJ: Vozes, 2011. FIORI, Nicole. As neurociências cognitivas. Trad. Sonia M.S. Fuhrmann. Petrópolis: Vozes, 2008. FONSECA, Vítor da. Cognição, Neuropsicologia e aprendizagem: abordagem neuropsicológica e psicopedagógica. 4 ed. Petrópolis: Vozes, 2009. OLIVIER, Lou de. Distúrbios de aprendizagem e de comportamento. Rio de Janeiro: Wak Ed., 2006. REED, Umbertina Conti. Neurologia: noções básicas sobre a especialidade. Porto Alegre: Artes Médicas 2004. RELVAS, Marta Pires. Neurociência e educação: potencialidades dos gêneros humanos na sala de aula. 2 ed. 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