Coisas do Cérebro

O Processamento de Informação no Cérebro. Ou, o que as células nervosas do cérebro nos dizem agora sobre a transmissão de informações da memória do curto para o longo prazo, de acordo com um estudo publicitado na Nature Communications, 2019.

Mas mais ainda, no que se relaciona com a reconexão de redes de células cerebrais que alteram a sensibilidade auditiva (em experiências efectuadas com ratos adultos) e que nos transportam agora para a viabilidade de ajuda em pessoas surdas ou com deficiências auditivas, segundo vem reportado na eNeuro de 2019. Tudo boas notícias portanto!

Haver uma melhor compreensão dos Mecanismos de Processamento de Informações no Sistema Nervoso Central é o que determina a voracidade da descoberta ou, a implacabilidade com que estes estudos são admitidos, na grande repercussão científica de se chegar mais longe e mais correctamente ao verdadeiro conhecimento do cérebro.

Tendo em conta a quase pirotecnia cerebral estabelecida aquando armazenamos e retemos Memórias Visuais (segundo um artigo científico publicado em Agosto de 2019 na  revista Science), que os cientistas se aprumam na realização de testes e consumação de conclusões sobre o poderoso contexto pelo qual se rege a função cerebral.

Neurónios e Sinapses, assim se pensa definir este belíssimo imbróglio de células cerebrais que comunicam entre si e que, tal como um mundo à parte, tem estabelecidas regras, direcções e contemplações que ainda não percepcionamos completamente, por muito que o desejemos com toda a convicção científica de estarmos lá mais perto, tão perto quanto o tocarmos o céu...

                                            O Cérebro: essa máquina maravilhosa!

Falar do cérebro é falar da mais majestosa máquina que existe e compõe não só o ser humano mas todos os animais vertebrados - e alguns invertebrados -  como o mais poderoso e principal órgão/centro do sistema nervoso. Ainda que hajam esconderijos que certamente não descobrimos, poder-se-à reconhecer o grande avanço que se fez nesta área (neurociência), para que se possa desvendar um pouco mais desse intrincado véu que se chama «cérebro».

Localizado na cabeça e protegido pelo crânio (o que nos determina os segmentos sensoriais primários tais como a visão, audição, equilíbrio, paladar e olfacto), o cérebro designa-se também pelo conjunto das estruturas nervosas derivadas do Prosencéfalo (diencéfalo e telencéfalo), sendo este mais comummente conhecido como Encéfalo, Telencéfalo ou Córtex Central. (O Cerebelo e o Encéfalo são as duas partes que têm influência no desenvolvimento).

A Função Mais Importante do Cérebro, segundo estimam os mais reputados pensadores, é servir como estrutura física subjacente da mente (mais em termos filosóficos). Em termos biológicos, os cientistas sempre severamente mais pragmáticos, admitem que a função mais relevante do cérebro é a que se define como gerador de comportamentos que promovam (ou comprovam) o bem-estar animal.

O Cérebro controla portanto o comportamento - na activação muscular e na causa que faz resultar a secreção de substâncias químicas como as hormonas/hormônios (Substancias químicas específicas fabricadas pelo sistema endócrino ou por neurónios altamente especializados).

De enorme complexidade - e no particular caso do cérebro humano em que se sabe este ser composto de cerca de 86 biliões de neurónios ligados por mais de mil conexões sinápticas cada um deles - tem-se a noção exacta de quão magistral máquina é esta na compreensão destas operações individuais de Neurónios e Sinapses.

Sabe-se entretanto que esses neurónios se comunicam por meio de Fibras Protoplasmáticas (axónio) que conduzem pulsos em sinais chamados de «potencial de acção» para partes distantes do cérebro e do corpo e as encaminham para serem recebidas por células específicas.

Tudo isto com um detalhe considerável tendo em conta os últimos avanços científicos, mas já não tanto no modo de como eles cooperam em grupos de milhares ou milhões numa acrescida dificuldade de entendimento de como o fazem.

Actualmente, existindo métodos de observação rigorosos  - registos de EEG e técnicas avançadas de imagiologia (mapeamento/detecção de imagem para futuro diagnóstico) da função cerebral - a realidade mostra-nos que as operações cerebrais são altamente organizadas, sendo que estes métodos não têm resolução suficiente para revelar a  actividade de neurónios individualmente.

No entanto, o futuro promete ser esperançoso neste domínio, uma vez que a tecnologia se pontua a cada dia mais altamente resolúvel e, determinante, para que mais mistérios sejam revelados sobre o ainda tão enigmático cérebro.

Como por exemplo: uma recente descoberta feita por cientistas portugueses (num estudo publicado na revista científica «Science Immunology») que nos revela de que existe indefectivelmente uma troca de informação entre o Cérebro e o Sistema Imunitário que afecta a memória; ou seja, células imunitárias que vivem no cérebro (nas meninges) que faz com que os linfócitos produzam uma molécula que influencia a memória a curto prazo.


(Agosto de 2019): Na revista científica Science saiu a publicação de um estudo que nos explica que durante a Formação e Lembrança de Memórias Visuais, o hipocampo (região do cérebro associada à formação e consolidação de memórias), gera rápidas explosões na actividade neuronal.

Desvendando este mecanismo, os cientistas são taxativos na afirmação que fazem ao considerar que se poderão melhorar no futuro as terapias usadas na recuperação de doenças em que existem défices  de memória com na tão temível doença de Alzheimer.

Uma «Pirotecnia» Cerebral
Referidas ao grande público como «explosões» ou mais enfaticamente como uma espécie de «fogo-de-artifício» cerebral, estas ocorrências chamadas tecnicamente de «Ondulações rápidas formadas por ondas» (SWR), consistem num agrupamento orquestral que os investigadores nesta área determinam como muito bem sincronizada.

"É um acontecimento extraordinário em intensidade e sincronização: uma explosão orquestrada pela activação de cerca de 15% dos Neurónios do Hipocampo - todos juntos em chamas cerca de um décimo de segundo. É um fogo-de-artifício de células nervosas. (Citação de Rafael Malach, do Instituto de Ciências Weizmann, de Israel)

Uma valorosa equipa de cientistas de Israel e dos Estados Unidos que trabalharam afincadamente e em conjunto, analisaram ao pormenor o que ocorria em pessoas com Epilepsia - que já estavam a fazer um tratamento em que lhes eram implantados eléctrodos em diferentes regiões do cérebro - para assim localizar o foco da doença e posteriormente serem intervencionadas clinicamente.

Na experiência, eram-lhes mostradas várias fotografias de actores, políticos e até monumentos mundialmente conhecidos. Os participantes tiveram então de memorizar essas fotografias.

Mais tarde, de olhos vendados, relembraram-nas e descreveram-nas detalhadamente. Simultaneamente, a descrição das imagens e a actividade cerebral correspondente (captada pelos eléctrodos implantados no hipocampo e no córtex cerebral, zona onde se formam representações visuais mais complexas) eram gravadas.

Verificou-se dessa forma que o cérebro gerava as tais SWR durante a formação de memórias de fotografias, e depois quando essas mesmas imagens eram recordadas. Observou-se assim que havia um grande número das rápidas explosões no Hipocampo, quando os participantes visualizavam uma fotografia pela primeira vez, e o subsequente aumento das SWR um ou dois segundos antes das imagens serem recordadas e descritas.

"Houve mais explosões durante a formação das memórias (das fotografias) do que quando os participantes estavam a lembra-se delas. Também houve mais explosões durante a primeira apresentação de cada fotografia do que em apresentações repetidas." (Explicação de Itzahak Norman, o autor do estudo e também elemento do Instituto de Ciências Weizmann, de Israel)

Foi também registada Actividade Cerebral - em simultâneo no Hipocampo e no Córtex Central -  o que revela o papel fundamental do diálogo orquestrado entre estas duas partes do cérebro. O investigador israelita pormenoriza com ênfase:

"Fomos os primeiros a demonstrar que essas rápidas explosões no Hipocampo surgem espontaneamente durante a recordação de memórias nos humanos, e a mostrar que estão aliadas à Actividade Cortical (córtex)."

Em Resumo: durante a formação de uma nova memória o hipocampo gera SWR. Depois, um ou dois segundos antes de nos lembrarmos dessa memória, essas explosões, ressurgem. Durante essas explosões, as representações visuais no córtex relacionadas com a nova memória são reactivadas.

Norman, o cientista israelita, comenta ainda de que não é possível aplicar este mesmo método invasivo em pessoas sem Epilepsia. Admite então: "Contudo, estudos em roedores e primatas (não humanos, portanto) mostraram claramente que essas explosões ocorrem em cérebros sem epilepsia."

Em futuros trabalhos, Itzahak Norman refere que gostaria de medir a actividade das SWR como métodos não invasivos, como a Imagem de Difusão por Ressonância Magnética Funcional (FMRI, em sigla inglesa) para conseguir caracterizar em maior detalhe essas explosões, assim como continuar a investigar a sua ligação a doenças em que existe de facto um défice de memória, como nos casos da doença de Alzheimer e do stress pós-traumático.


Uma semana no escuro. Ou, do que uma Temporária Privação da Visão poderá realizar, sendo utilizada para ajudar pessoas surdas e com deficiência auditiva a se adaptarem a Implantes Cocleares e Aparelhos Auditivos. De difícil compreensão e aceitação...? Nem tanto, se para tal explicarmos o que foi feito e testado por cientistas da Universidade de Maryland, nos Estados Unidos, que corroboram desta tese para utilização e adaptação futuras no ser humano.

Interacção/Reconexão das células
A pesquisa publicada na revista científica «eNeuro» de 11 de Novembro de 2019 veio-nos dizer de que, novas investigações realizadas por biólogos da Universidade de Maryland (EUA), revelam que a privação da visão também muda a maneira como as células do cérebro interagem umas com as outras, alterando assim as Redes Neuronais, fazendo também mudar a sensibilidade dos roedores testados a diferentes frequências.

(Em Registo: o estudo publicado na eNeuro, 2019, de seu título e autores «A Privação visual temporária  causa decorrelação das respostas espaço-temporais da população no córtex auditivo do camundongo adulto» de Krystyna Solarana, Ji Liu, Zac Bowen, Hei-Kyoung Lee, e Patrick O. Kanold)

Em Resumo: Estas investigações revelaram de como uma semana no escuro reconecta as redes de células cerebrais e altera a sensibilidade auditiva em ratos adultos, muito tempo depois que a ideal janela para o aprendizado auditivo passou. Com um estudo mais aprofundado, a aprendizagem «cross-modal» - a manipulação de um sentido para induzir mudanças num outro sentido - poderia ser usada para ajudar as pessoas com deficiência.

Em maior síntese do que este estudo veio demonstrar através de experiências realizadas em roedores, na versão científica agora relatada «Privar os Ratos Adultos da Visão» pode fazer efectivamente aumentar a sensibilidade de neurónios individuais na parte cerebral dedicada à visão.

"Este estudo reforça o que estamos a aprender sobre como a visão manipuladora pode ter um efeito significativo na capacidade de um animal ouvir muito tempo depois que a janela do aprendizado auditivo foi fechada." (Afirmação de Patrick Kanold, professor sénior de biologia da UMD, e autor do estudo)

Pensava-se de que - As Regiões Sensoriais do Cérebro - não eram de todo adaptáveis após um período crítico na infância (sendo por essa razão que as crianças aprendem idiomas muito mais facilmente do que na idade adulta); no entanto, a anterior investigação de Kanold veio desmentir essa ideia, uma vez que a privação de visão nos ratos por um curto período de tempo, lhes fez aumentar a sensibilidade de neurónios individuais no córtex auditivo que é dedicado à audição.

O actual estudo expande esse trabalho anterior. De acordo com o que nos é reportado na Science Daily de 4 de Dezembro de 2019, Kanold e a sua equipe investigaram como a chamada «Exposição à Escuridão» afecta de facto a maneira como grupos de neurónios no córtex auditivo trabalham juntos em resposta a um determinado som - revelando então de quais neurónios estão conectados e quais disparam com mais força ou rapidez.

Na experiência realizada, os investigadores de Maryland colocaram os ratos adultos num espaço escuro durante uma semana, sendo que depois tocaram 17 sons diferentes enquanto mediam a actividade cerebral no Córtex Auditivo.

Com base no trabalho anterior, Kanold e a sua equipa esperavam ver mudanças nas redes neurais, mas ficaram surpreendidos ao descobrir que grupos de neurónios mudavam de maneiras diferentes.

Segundo os especialistas «Os cérebros jovens conectam-se de acordo com os sons que ouvem com frequência, alocando áreas do Córtex Auditivo para frequências específicas com base no que estão habituados a ouvir.»

Os Investigadores também descobriram que, em camundongos adultos, uma semana no escuro veio igualmente redistribuir a alocação de espaço para diferentes frequências.

Nas áreas do Córtex Auditivo que então examinaram,  os investigadores observaram um aumento na proporção de neurónios sensíveis às frequências - altas e baixas - e uma diminuição na proporção de neurónios sensíveis às frequências médias.

"Não sabemos por que estamos a ver esses padrões. Especulamos que isso possa ter a ver com o que os ratos estão a prestar atenção enquanto estão no escuro. Talvez eles prestem atenção aos ruídos ou vozes dos outros ratos, ou talvez estejam prestando mais atenção aos passos que estão fazendo." (Aferiu em argumentação Kanold)

O professor Kanold afirmou ainda em jeito de conclusão de que, os seus próximos passos nesta área científica, irão incluir a manipulação dos sons os quais os ratos são expostos durante a fase escura do ensaio ou experiência, monitorizando também nesse processo a Actividade Cerebral dos mesmos para assim se determinar quais os aspectos da paisagem sonora os ratos estão a ouvir.

Isso irá certamente auxiliar os investigadores a entender o papel do foco e, da atenção, na promoção de alterações nos Neurónios Auditivos.

Segundo Kanold «Essas informações podem ser muito úteis para ajudar as pessoas a se adaptarem a Implantes Cocleares ou Aparelhos Auditivos.»


A Pertinente questão: «Por que razão as células nervosas no cérebro processam as informações de maneira diferente...?» Algo que nos é respondido de forma concludente por uma equipe liderada pela Profª Drª Marlene Bartos, do Instituto de Fisiologia 1 da Universidade de Freiburg (em Brisgóvia, Alemanha) - que também inclui o principal autor do estudo, o Drº Cláudio Elgueta - na fantástica descoberta que revela por que «células granulares e interneurónios processam sinais de entrada de forma ou maneira diferente».

O Processo de Informação
De acordo com o que foi publicitado pela Nature Communications de 2019, sobre um estudo que teve como título «A Inibição Dendítrica regula diferencialmente a excitabilidade dos Interneurónios e Células Granulares expressando a Parvalbumina do Giro Denteado» (de Elgueta C. e Bartos M.), que ficámos a saber que tanto células granulares como interneurónios possuem estruturas e características funcionais fundamentalmente diferentes.

Há que registar que desde 2018 que a reputada professora doutora Marlene Bartos da Universidade de Freiburg, na Alemanha, assim como a sua não menos digna equipe, tem contado com um Subsídio Avançado de 2,5 milhões de euros do Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) para a sua investigação.

Daí que a responsabilidade seja muita e o crédito também, pelo que este recente estudo veio contribuir para aprofundar mais esta questão científica de se saber, qual a verdadeiro motivo pelo qual as células nervosas do cérebro processam as informações de forma diferente.

A Explicação Científica (Entre Excitação e Inibição)
Comecemos por nos referir ao «Giro Denteado» (ou em castelhano, giro dentado) - região do cérebro associado ao Hipocampo e ao processamento das lembranças ou memória. De grosso modo é isto.

Todavia, se nos quisermos aprofundar um pouco mais em termos científicos, há a explicação da Wiki Ciência (que não se deve descurar!) que nos afirma de que «O Giro para-hipocampal» se retrata como uma substância cinzenta do Córtex Cerebral, a região do cérebro que envolve o hipocampo e faz parte do sistema límbico.

Esta região tem uma importância extrema devido ao papel fundamental que exerce na Recuperação e Codificação de Memória, sendo envolvida (em alguns casos) de esclerose do hipocampo.

Em caso de danos nesta área, geralmente induz a um síndrome que os pacientes reflectem como o não conseguir reconhecer as cenas visualmente, embora reconheçam objectos individuais. Mas falemos em concreto do «Giro Denteado» que, tal como reporta o Science Daily de 5 de Dezembro de 2019 «É o ponto de entrada da parte do Hipocampo do Cérebro.» E está dito.

Mas mais se terá de acrescentar ao que sugere a sua definição. Ele (giro denteado) transmite Informações da Memória de curto prazo para o longo prazo.

«Consiste assim em células granulares que são especialmente densas nessa área do cérebro, e Interneurónios, que estão ligados no Sistema Nervoso Central ou Periférico entre várias células nervosas, tendo um efeito inibidor sobre a sua actividade. Ambos os tipos de informações do processo celular são diferentes (ou processam as informações de maneira diferente) e por conseguinte diferenciam as memórias intimamente relacionadas».

O que os especialistas nos explicam é que - Os Apêndices Dendríticos das Células Nervosas - são fiéis receptores de sinais recebidos de maneira semelhante às antenas de rádio. Os Interneurónios podem ser severamente inibidos pelos transportadores de Cloreto - que aumentam dessa forma os sinais inibitórios e a alta densidade dos receptores GABAA.

Esses Interneurónios não processam directamente as informações, mas determinam quais as células granulares que estão envolvidas no processamento das informações.

As Células Granulares, por outro lado, têm densidades mais baixas de receptores GABAA sendo levemente inibidas: Elas processam e codificam assim os sinais do ambiente - o que resulta numa representação semelhante a um mapa do ambiente no Giro Denteado ou Dentado.

Se o Grau de Inibição nas Células Cerebrais mudar, podem efectivamente surgir falhas no processamento, codificação e acesso às informações. Segundo os cientistas, é plausível que isso vá prejudicar a Função de Memória e levar a consequentes Distúrbios Neurológicos.

De acordo com os prestigiados investigadores Marlene Bartos e Cáudio Elgueta - os já assumidos e referidos intervenientes deste estudo divulgado em 2019 pela Nature Communications - estes resultados contribuem assim para uma melhor compreensão dos mecanismos de processamento de informações no Sistema Nervoso Central.

Dando por findo este texto, ultimadas que estão algumas das mais admiráveis descobertas feitas pelos homens e mulheres da Ciência, que em muito pontuam e glorificam os avanços na área neurológica, apenas se poderá acrescentar que isto das «Coisas do Cérebro» tem muito que se lhe diga.

Muito em estudo, muito em análise. Muito em ensaios ou experiências e, muito certamente há que o dizer, em dias e noites de árdua investigação sobre provas e conclusões que se desejam a cada dia mais como uma meta a atingir, definidos que estão outros segmentos, outras batalhas e outras exigências, tais como um outro céu a explorar ou um outro universo de muitas outras almas, quiçá de outras e inimagináveis proporções microscópicas. Coisas do Cérebro pois então!