Capitulo Nicolelis

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NEUROCIÊNCIAS
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60 I mentecérebroI setembro2011
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qAUTOR
ProfessordeneurociênciadaUniversidadeDukeefundadordo Duke's
CenterforNeuroengineeringedo InstitutodeNeurociênciasde Natal.É
autordeMuito alémdonossoeu- A novaneurociênciaqueunecérebroe
máquinas- ecomoelapodemudarnossasvidas.Esteartigofoi adaptado
dotextooriginalcomautorizaçãodaeditora(CiadasLetras,2011).
neura
PARA TRANSMITIR TODA A RIQUEZA
SONORA DE UMA PEÇA MUSICAL, A
ORQUESTRA PRECISA CONTAR COM
GRANDE NÚMERO DE MÚSICOS
TOCANDO EM CONJUNTO; DA MESMA
FORMA, UMA CÉLULA CEREBRAL
ISOLADA NÃO PODE PRODUZIR UM
COMPORTAMENTO: PARA QUE O CORPO
FU NCION E DE FORMA ADEQUADA É
PRECISO QUE HAJA COLABORAÇÃO
/ / por MiguelA. L Nicolelis
Durante a primeirametadedo século20, os
pioneirosdatécnicaderegistrodeneurônios
individuaisargumentaram,com evidências
quenaépocapareciamdefinitivas,quetoda
informaçãosensorialamostradado mundo
exterior,por meio de sensorescorpóreosespecializados-
como pele,retina,ouvido interno,epitélionasale língua-,
ascendiapor vias neuronais independentesparaterminar
em áreascorticaisespecíficas.Essasáreasforamidentifica-
dascomoos sítiosprimáriosparao processamentode infor-
maçãosensorialno córtex.Elaspassarama serconhecidas
como córtexprimário somestésico(processamentotátil),
visual e auditivo,e ganharamgrandeproeminênciaentre
os primeiros neurofisologistascorticais.Tais descobertas
reforçaramdemaneirafundamentalavisãolocalizacionista
do córtex (vejaquadrona pág.63).Curiosamente,durante
o mesmo período, um psicólogo americano,Karl Lashley
(1890-1958),despontoucomo o principalrepresentanteda
visãooposta,o distribucionismo.
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NEUROCIÊNCIAS
A maiorobsessãode Lashley,desdeo início
desuacarreira,foi identificaro localondeo cé-
rebroestocasuas memórias,queelechamava
de "engrama".Em seus experimentos,ele re-
moviacirurgicamentetecidocorticalde várias
áreasdo cérebrode ratos e macacos,antese
depois de essesanimaisteremaprendidoum
novocomportamento.Essescomportamentos
podiamser apenasa realizaçãode umatarefa
muito simples (identificarum objeto visual-
mentee entãotentaragarrá-Io,por exemplo),
ou a soluçãode um problemamais complexo
(como aprender a andar em um labirinto).
Depoisqueo animalcompletavaafasedetrei-
namento,Lashleymediao impactoque lesões
corticaisdediferentesdimensõescausavamna
capacidadedo indivíduode adquirirou retero
comportamentoou hábito que ele aprendera
anteriormente. Utilizando essa abordagem
experimental,o pesquisadortentou entender
como associaçõessensório-motorassão esta-
belecidasno córtex.
REGISTRO DE LEMBRANÇAS
Deacordocom Lashley,depoisqueos animais
eramtreinadosnumatarefasimples,boaparte
do córtexpodiaserremovidasemqueaperfor-.
mancecomportamentalfossealterada- desde
quealgumvolumedo córtexsensorialprimário
utilizadoparaaprendereexecutaratarefaper-
manecesseintacto.Na realidade,Lashleycal-
culouque,seapenas1/60do córtexvisualpri-
máriofossepoupado,os animaisconseguiam
reterum hábitoviso-motoraprendidoantesda
lesãocortical.Assim,quandoconfrontadocom
tarefas comportamentaissimples, o cérebro
dos animaisdo experimentodemonstrouser
Animais que
tiveram metade
(ou mais) do
córtex removido
cirurgicamente
se esqueceram
dos hábitos
adquiridos e
precisaram ser
treinados de
novo
extremamenteresistentee resiliente,capazde
continuarprocessandoinformaçõesadespeito
deextensaslesões.Emseuartigomaisfamoso,
intitulado "Em busca do engrama", Lashley
resumiuessesachadosna formulaçãode seu
"princípio de equipotencialidade".De acordo
comessaideia,os traçosdememóriasãoesto-
cadosdeformadistribuídaportodaaextensão
das áreascorticaisprimárias,e não em algum
neurônioespecíficoouemgruposdeneurônios
especializadosem registrarlembranças.
Mas Lashleytambémverificouque o cére-
bro exibiamenor capacidadede recuperação
de possíveistraumasquandoos animaiseram
treinadosem tarefasmais complexas.Na rea-
lidade,aquelescom pequenaslesõescorticais
começavama exibirerrosna execuçãodessas
atividades,e o número de erros aumentava
proporcionalmente à quantidade de massa
corticalremovidacirurgicamente.Uma vezque
50%ou maisdocórtextivessesidoremovido,os
animaisiniciavamo processodeperdadohábito,
requerendoumnovotreinamentoextensivopara
recuperá-Io.Após certo limitede dano cortical
eles não eram mais capazesde reaprendera
tarefa.Com base nessasobservações,Lashley
propôsumsegundoprincípio,quepassouaser
conhecidocomo "efeitode massa neuronal".
Elepostulouqueas memóriasresultamde "al-
gum mecanismofisiológicode organizaçãoou
atividadeintegradoraneural,emvezde ligações
associativasespecíficas".
Nos últimos50 anos, inúmerosneurocien- ~
tistascriticaramasconclusõesqueLashleytirou ~
deseusestudos.Mesmohojeemdia,asimples ~
menção de seu nome durante uma palestra f
científica invariavelmentelevaa comentários @
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olocalizacionismoé umacorrentede pensamentocaracterizadapela
tentativadediscriminarregiõesresponsáveispor funçõescerebrais.
Derivainicialmentedafrenologiapropostapeloneuroanatomista
e fisiologistaalemãoFranzGall (1758-1828),no início do século
19,que relacionavao tamanhoe a formado crâniocomaspectos
do comportamento.Em 1861,PaulBrocadeterminouprejuízosde
falaquese seguiama lesõesem umaparterestritado lobofrontal
esquerdoe,em1870,GustavFritsche J. L. Hitzig descreveramo efeito
deestímuloselétricosempartesdo córtexcerebrale promoveram
movimentoemdiferentesregiõesdo corpotantode soldadosferidos
quanto,posteriormente,deanimais.Críticasà posiçãolocalizacionista
surgiramem 1820quandofoi constatadoquetraumasem diferentes
áreasdo cérebrotendiama afetaro comportamentodeformadúbiae
difusa,o quelevouos pesquisadoresa considerarqueo funcionamento
do cérebrosedariacomoum todo.Quando lashley demonstrouque
o prejuízodedesempenhode ratoseraprovocadopelaretiradade
massacortical(edependiamaisda quantidadede materialquedo local
afetado),seusdadosentusiasmarampsicólogose neuropesquisadores
queviamo cérebrocomoum computadorcomplexoque,portanto,não
podiater umafunçãototalmenteaniquiladapelaremoçãode umas
poucaspeças.Precisamosentenderque,de maneirageral,os dados
localizacionistasse referema processosrelativamentesimples,enquanto
asfunçõesobservadasparaapoiara visãonãolocalizacionistase
referema processosmaiscomplexos,queenvolvemdiversossentidos.É
precisoconsiderarquedefatotemosumatopografiadas representações
sensoriaisprimárias,porém,à medidaqueavançamosparaáreasde
projeçãosecundáriae terciárianocórtexsensoriale paraas áreasde
integração,cadavezmaisperdemosa possibilidadedeestabelecera
relaçãoentrelugare função.No outroextremodessedebate,um grupo
menor,masquetemcrescidorapidamentenasúltimasdécadas,os
distribucionistas,acreditaquenossocérebrotrabalhadeformacoletiva,
utilizandograndespopulaçõesde neurôniosdistribuídospor múltiplas
regiõescerebrais,capazesde participardagênesedeváriasfunções
simultaneamente- aparentementeutilizandoum mecanismofisiológico
similara umaeleição.Miguel Nicoleliscomparao processocom um
sistemade votosno qualgrandespopulaçõescelulares,localizadasem
diferentesregiõescerebrais,contribuem- cadaumade umamaneira-
paraum resultadofinal. (Da redação)
jocosos e sorrisosirônicosda plateia.A grande
razãodessaretribuiçãocáusticadeve-seaofato
de Lashleyterembasadotodasas suasconclu-
sões num métodoque se valiaexclusivamente
da correlaçãoentreo efeitode lesõescerebrais
e a performancede animaisem tarefascom-
portamentais.Na opiniãode alguns,as tarefas
escolhidaseramsimplesdemaise, na opinião
deoutros,tãocomplexasquenenhumcontrole
experimentalfino era possível.Além disso, o
estabelecimentode uma relaçãocausalentre
lesõescerebraiseperformancecomportamental
semprefoivistocomdesconfiançapelamaioriados neurofisiologistas.
Apesardas limitaçõesclarasdo métodoea
despeitodetodas as críticas,algumasválidas,
outrasnemtanto,Lashleycertamentemostrou
a possibilidadede o córtexfuncionarde uma
maneirabemdiferente,e muitomaiscomplexa,
daquela proposta pela visão localizacionista,
quepredominavanaépocaemqueelerealizou
seus experimentos.
Nessa encruzilhadahistórica,vale a pena
lembraro dito costumeirosegundoo qual as
batalhasacadêmicassãotãosangrentasporque
os interessesem jogo são, invariavelmente,
insignificantes.Definiraverdadeiraunidadefun-
cionaldocérebro,porém,éumempenhosolene.
Afinal, essa buscavisa identificarexatamente
quetipo de matériaorgânicadecide,em nosso
nome,ondeo corpodecadaumdenóscomeça
e termina,o que realmentesignificasentir-se
umserhumano,quaissãoasorigensdenossas
crençasarraigadase como nossos filhos,e os
filhosdenossosfilhos,um diase lembrarãode
nosso legadode vida.Vistas por esseângulo,
poucas aventurashumanaschegampertodo
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63
NEUROCIÊNCIAS
graude relevânciae dramana buscapelasver-
dadeirasrazõesquelevamcadaumdenósa se
sentirtão irrevogavelmentediferentee únicoe,
ainda assim, tão espantosamentesemelhante
aosdemaissereshumanos.
Uma analogiamuito simples talvezajude
a esclarecera principaldistinçãoentreas duas
visõesquedisputamaprimaziadecompreender
comoo cérebrohumanofunciona.Imagine,por
exemplo,o papeldesempenhadopelosmúsicos
de uma orquestra.Se você tivessecomprado
ingressoparaassistiraumaapresentaçãodessa
orquestrae, na noitedo evento,chegasseao
teatroe descobrissequeapenasumaviolinista
apareceuparatocar,certamentese sentiriade-
sapontadono final da noite.Afinal de contas,
mesmoqueessaviolinistafosseumavirtuosede
renomemundial,vocênãoconseguiriadeforma
algumaabsorvera mensagemcontidaem toda
a partiturada sinfonia. Para realmentepoder
transmitirtodaariquezasonoradapeçamusical,
essaorquestraprecisariacontarcomumnúmero
muitomaiorde músicostocandoem conjunto.
Navisãodosdistribucionistas,quandoocérebro
cria uma mensagemcomplexa,destinadaa se
transformarnumcomportamentoespecífico,ele
estácompondoumaespéciede sinfonia.Uma
sinfonianeuronal.
MERCADO DE AÇÕES E CAPIVARAS
Codificarumamensagemneuronaletransformá-
Ia em comportamentose ações,por meio do
trabalhocoletivode um grandenúmerodeele-
mentosindividuais,é umatarefasemelhanteao
penosoofício de uma orquestrasinfônica,em
que cada músico contribui paraa elaboração
de umamelodiamaiscomplexa.Mas não mais
poderosaquea entoadapor 1 milhãode vozes
paradestronarumditadorfardadoe clamarpor
eleiçõespresidenciaisdiretas.
Da mesmaformaqueum neurônioisolado
nãopodeproduzirumcomportamento,umúni-
cocanaliôniconãotemcomoregularo potencial
da membranacelular.Parafuncionardeforma
adequada,essae todas as outras membranas
excitáveisdecélulasdenossocorpodependem
da colaboraçãoprecisade uma populaçãode
canaisiônicos.•
Abordagens distribuídas para solucionar
problemascruciais também funcionam bem
no âmbito macroscópico na natureza. Por
64 I mentecérebroI setembro2011
exemplo, leõesafricanosem geralcaçamem
grupos, sobretudo quando tentam capturar
uma presagrande,como um elefanteaparen-
tementevulnerávelqueestejamatandoa sede
num rasopoçod'água.Isso permiteque,caso
umdos leõessejamortoou feridopeloelefante
indignadopelaousadiados felinos,o restante
do grupo de caçadorespossa ainda ter uma
grandechancede se deliciarcom uma iguaria
incomparável,um"filé-mignon"deelefanteno
finalda noite.
Mas porqueestratégiasdistribuídasfuncio-
namtãobememvariadosníveisdeorganização
e emdiferentessistemas?Porque,deproteínas
a gruposde capivarase ao mercadode ações, ~
faz sentidoconfiarna interaçãode grandenú- ~
merode indivíduosparaconcretizarumatarefa F
essencialou atingirumobjetivocomplexo?Para ~
respondera essaquestãofundamental,vamos ~
voltarà neurociênciae examinaras vantagensI
que um código populacionalconfereà nossa 5
habilidadedepensar. g
Primeiro,ao distribuiro ato de pensarpor ~
umavastapopulaçãode neurônios,o processo ~
1
ih!
evolutivoestabeleceuuma eficienteapólicede
seguroparao cérebro.Na maioriadoscasos,as
pessoasnão perdemfunçõescerebraisimpor-
tantesquandoapenasum neurônioou peque-
nos gruposdessascélulassão destruídospor
um traumalocalizadoou um acidentevascular
cerebral(derrame)depequenasproporções.Em
geral,graçasàutilizaçãodeumaestratégiadistri-
buídade administraçãode riscos,sintomasou
sinaisdealgumasíndromeneurológicatendem
a aparecersomentedepoisdo estabelecimento
degrandeslesõesdotecidocerebral.
Por um momento, imagineos riscos que
correríamosse isso não fosse verdade.Quão
cheiademomentostrágicosserianossavidase
apenasum neurônio,em todoo cérebro,tives-
se o controleabsolutosobrequalquerde seus
aspectosfundamentais.O que vocêfaria,por
exemplo,seo neurônioqueditaaescolhado seu
timefavoritodefutebolde repentesofresseum
colapsoemorresse?Comaperdadessaúnicacé-
lula,afidelidadefutebolísticadeumavidainteira
seriaperdidaparasempre!Emboraumnúmero
razoávelde nossos neurônios morra a cada
Imagine quão
trágica seria a
vida se apenas
um neurônio
tivesse o controle
absoluto sobre
algum aspecto
fundamental- e
se aquele que dita
a escolha do seu
time favorito de
repente morresse
. PARA SABER MAIS
• Muito alémdo nosso eu. A
nova neurociênciaque une
cérebroemáquinas- ecomo
elapodemudarnossasvidas.
MiguelNicolelis,Companhia
dasLetras,2011.
dia durantetodaa nossaexistência,felizmente
essas tragédiasneurobiológicaspermanecem
abafadasdentrode nossamente,umavezque
delasnãoresultanenhumaalteraçãofisiológica
oucomportamental.A bênçãosedeve,emgran-
de parte,à adoçãode um mododistribuídode
operaçãono cérebro.
Além dessapropriedade,os neurôniosque
formam circuitosneuraissão altamenteadap-
táveis, ou plásticos. Quando neurônios são
lesionadosou morrem,aquelesque permane-
cem ativosnum circuitosão capazesde autor-
reorganizarsuas propriedadesfisiológicas,sua
morfologiae a conectividadequandoexpostos
aoambienteouanovastarefas;assim,pormeio
desse processode reorganizaçãofuncional,o
circuito remanescenteconsegue,em muitas
ocasiões,suplantara perdade algunsde seus
elementoscelulares.
Esse comportamento extremamentenão
linearampliasobremaneiraacapacidadedesses
sistemasnervososde gerarprodutoscompor-
tamentaisque podem,simplesmente,emergir
numa fagulhade tempo e eletricidade.Circui-
tos neuraisformadospor milhõesou mesmo
bilhõesdeneurôniosproduzemcontinuamente
propriedadesemergentes,a exemplodeoscila-
ções,padrõesde disparo rítmicosque podem
serresponsáveisporumaenormevariedadede
funçõescerebrais,como diferentesestadosdo
ciclovigília-sono,oumediarestadospatológicos,
comocrisesepiléticas.Propriedadesemergentes
são responsáveispor outrasfunçõescerebrais
rotineiras,mas altamentecomplexas,como a
percepçãodo mundoque noscerca,a geração
de expectativassobreeventosfuturose nosso
sensodeexistircomoindivíduosúnicos.Notopo
dessalistaresideaquelaquepodeserconsidera-
daamaiordádivaa nósconcedidapelosventres
explosivosde supernovasesmaecidas- a cons-
ciênciahumana.
Como meugrandeamigoRodneyDouglas,
da Universidade de Zurique, recentemente
sugeriu,o cérebrofuncionade fatocomo uma
orquestra muito peculiar, na qual a música
produzidapode,quaseque instantaneamente,
.modificar a configuração dos instrumentos
musicais e dos músicos e, nesse processo,
compor uma melodiacompletamenteinédita.
Tudo isso sema presençade nenhummaestro
de batutanamão! nec
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