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Artigo
 
A mente humana / As borboletas misteriosas da alma
Por: Marlene Nascimento

(Caríssimo leitor, leia essa brilhante explanação de autoria do médico cancerologista, Dr.Drauzio Varella, sobre a mente humana)

O cérebro humano é a estrutura mais complexa do universo. Pesa ao redor de um quilo e meio, mas contém tantos neurônios quantas estrelas a Via Láctea: 100 bilhões.
Para dar idéia da complexidade de nosso sistema nervoso, vale lembrar que em um milímetro cúbico de tecido cerebral existem 100 mil neurônios que estabelecem 1 bilhão de conexões uns com os outros. Se medíssemos uma por uma todas as ramificações que essas células apresentam, chegaríamos à conclusão de que o cérebro contém uma fiação de 100 mil quilômetros, duas vezes e meia a circunferência da Terra.
A curiosidade pelo funcionamento do cérebro é muito antiga. Existe farta documentação de esqueletos de 10 mil anos que exibem um buraco regular no topo da cabeça, procedimento ainda hoje utilizado com o nome de trepanação. Pelas características da ossificação no local, é possível concluir que esses orifícios foram abertos em pessoas vivas, e não como parte de qualquer ritual depois da morte. Há forte suspeita de que essas trepanações tenham sido realizadas por médicos para tratar cefaléias e doenças mentais, talvez com o propósito de abrir caminho para os maus espíritos abandonarem o cérebro.

*Teorias sobre fisiologia e funcionamento cerebral
Há cinco mil anos, os egípcios, que descreveram diversos sinais de doenças neurológicas, consideravam o coração como o templo da alma e a biblioteca das memórias.
O coração permaneceu como sede da consciência até Hipócrates (460a 379 AC), o pai da Medicina ocidental. Para ele, o órgão que controlava as sensações e a inteligência era o cérebro. Nem todos os gregos aceitavam essa idéia, no entanto, o célebre Aristóteles, por exemplo, continuava acreditando no coração como albergue do intelecto. Para ele, o cérebro seria um simples radiador para esfriar o sangue esquentado pelas batidas do coração.
Então, no ano de 200 AC, nasceu Galeno, e a Anatomia nunca mais foi a mesma. Galeno era médico dos gladiadores que se batiam nas arenas romanas, dissecava animais e, possivelmente, cadáveres, também. O cérebro para o grande anatomista era constituído pela parte da frente, o cerebrum, e pela de trás, o cerebellum. Como a consistência do cerebelo é endurecida, ele supôs que aí estivesse a sede do comando dos músculos. O cérebro teria consistência mais tenra para receber as sensações e gravar memórias. Apesar da estranheza do raciocínio, sua intuição estava próxima da verdade, como ficou claro mais tarde.
Essa visão de Galeno, como tantas outras de sua autoria, foi incontestável durante 1500 anos. Na Renascença, os franceses ainda defendiam a idéia de que o cérebro funcionaria como uma bomba capaz de impulsionar o líquido contido em seu interior para o interior dos nervos (que seriam ocos), a fim de contrair os músculos. O matemático e filósofo Descartes, há 300 anos, imaginava que o cérebro controlaria apenas a parte do comportamento humano que se assemelha ao das feras. A mente seria uma entidade espiritual, extracorpórea, que receberia sensações e comandaria os movimentos comunicando-se com o resto do cérebro por intermédio da glândula pineal.

*Entendendo o cérebro: base física da mente humana
A partir do início do século XX, entretanto, a ciência começou a suspeitar de que os fenômenos mentais seriam elaborados como simples conseqüência do tráfego de impulsos nervosos pelo tecido cerebral. O objetivo deste artigo é mostrar o caminho que a Neurociência percorreu para demonstrar que a mente humana tem uma base física: o cérebro.
Para tanto, é fundamental compreender como as células cerebrais funcionam, como os impulsos nervosos são transmitidos de uma para outra, como elas se organizam em circuitos que convergem para determinadas regiões cerebrais e, sobretudo, como a arquitetura de tal circuitaria se molda plasticamente sob o impacto da experiência vivida. Sem saber como trabalha o neurônio, impossível falar de funções complexas como visão, linguagem, aprendizado, memória ou a consciência da inexorabilidade da própria morte, atributo aparentemente exclusivo da espécie humana.

*Neurônios: as misteriosas borboletas da alma
Há cem anos, Santiago Ramón y Cajal, anatomista espanhol, teve a idéia de preparar cortes microscópicos de tecido cerebral e mergulhá-los numa solução de sais de prata para corá-los. Os sais impregnaram todas as células de um determinado tipo, deixando as outras sem coloração. No microscópio, ele notou que o cérebro era povoado por células dotadas de um corpo central de onde partiam ramificações que estabeleciam incontáveis conexões umas com as outras. Pareciam aranhas de múltiplas formas conectadas por infinitos tentáculos.
Cajal chamou-as de neurônios e as descreveu como células capazes de receber sinais através de suas ramificações (os dendritos) e transmiti-los por extensões não ramificadas (os axônios). A essa propriedade de captar impulsos nervosos pelos dendritos e transmiti-los pelos axônios para os neurônios seguintes, Cajal deu o nome de polaridade.
Esse princípio, segundo o qual a informação flui do dendrito para o axônio, embora tenha encontrado exceções no futuro, foi crucial para o surgimento da Neurociência: permitiu ligar estrutura à função. A enunciação do princípio da polaridade abriu caminho para as tentativas de entender os circuitos que os neurônios formam no interior do tecido nervoso.
No microscópio, Cajal, observou que os corpos centrais dos neurônios e as ramificações que deles partiam apresentavam, além da extrema diversidade de forma, diferenças significantes de tamanho. Algumas células tinham prolongamentos curtos que se comunicavam com vizinhas próximas, enquanto outras enviavam seus tentáculos para regiões cerebrais distantes e até para a medula espinal.
A respeito dos neurônios ele escreveu: “são as misteriosas borboletas da alma, cujo bater de asas poderá algum dia - quem sabe? - esclarecer os segredos da vida mental”.
Estava enunciada a teoria neuronal. Graças a ela, Cajal ganhou o prêmio Nobel de Medicina e o título inconteste de pai da Neurociência moderna.

*Teoria neuronal e a Neurociência moderna
Segundo a teoria neuronal, o cérebro é formado por neurônios que constituem as unidades elementares na transmissão de sinais. Através de suas ramificações, os neurônios estabelecem conexões que obedecem aos seguintes princípios gerais:
1) As conexões que um neurônio estabelece com outro são altamente específicas, isto é, embora num ser humano existam 100 bilhões de neurônios e trilhões de ramificações, as conexões não acontecem ao acaso, cada uma tem formato próprio e propriedades individuais;
2) Em todas as espécies de animais os neurônios se conectam segundo padrões bem definidos, obedientes à mesma organização geral característica da espécie à qual o animal pertence;
3) Salvo raras exceções, a informação trafega sempre na mesma direção no interior do neurônio: entra pelos dendritos (as ramificações) e corre na direção do axônio (a extensão não ramificada). Essa propriedade recebe o nome de polarização dinâmica;
4) Nos circuitos, o contato entre dois neurônios ocorre apenas em pontos especializados chamados de sinapses. Nelas, os neurônios não se tocam, deixam um espaço minúsculo entre as duas terminações: em média, 20 nanômetros (20 milésimos de milímetro).
Essa observação foi de importância fundamental. Antes dela, imaginava-se que a informação seria transmitida de um neurônio para o outro como nos fios elétricos: por continuidade. Não poderia ser assim; se fosse, a voltagem do impulso nervoso cairia à medida que ele percorresse o circuito de neurônios, da mesma forma que a voltagem cai enquanto percorre os fios elétricos da rua (por isso a companhia instala transformadores de tantos em tantos metros).
Nas sinapses, os neurônios não se conectam como fios elétricos. Nelas, eles se comunicam através de uma linguagem físico-química.

*Desvendando a linguagem físico-química entre os neurônios
Estudando as sinapses, em 1929, Otto Loewi descobriu que nesse local havia liberação de pequenas quantidades de uma substância química: a acetilcolina. Essa substância era liberada na sinapse pelo neurônio que traz a informação (pré-sináptico), e captada por receptores localizados no neurônio que a recebe (pós-sináptico). Foi a primeira prova da existência de uma linguagem química na comunicação entre neurônios.
Na década de 1940, uma série de experimentos demonstrou que os impulsos elétricos transmitidos de um neurônio para outro surgem porque partículas carregadas de eletricidade (íons de sódio, potássio, cloreto e cálcio) migram através dos poros das terminações do neurônio pré-sináptico para a sinapse, e daí para os poros do neurônio que vai receber o sinal pós-sináptico, criando uma corrente elétrica. Estava explicada a origem da linguagem física entre os neurônios.
Dos anos 1960 até hoje, foram identificados mais de 100 neurotransmissores, entre eles a dopamina e a serotonina, envolvidas nas sensações de prazer e nos quadros de depressão.
Dependendo do desenho espacial da molécula do receptor situado na terminação do neurônio que vai receber o sinal elétrico, o neurotransmissor liberado na sinapse poderá potencializar, simplesmente facilitar ou inibir a passagem da informação.
Apresentados estes conceitos, já se pode vislumbrar a complexidade funcional do sistema nervoso humano: 100 bilhões de neurônios organizados em circuitos com trilhões de conexões. Cada um deles com centenas de dendritos que captam sinais na vizinhança, separam aqueles relevantes dos que constituem ruído inútil, e os transmitem na direção do axônio. Na extremidade deste, a sinapse, nicho microscópico que precisa ser transposto pelo sinal para chegar ao neurônio seguinte (pós-sináptico). A informação conduzida pelo axônio do neurônio pré-sináptico, quando chega na sinapse, vai encontrar partículas carregadas de eletricidade (íons) que entram e saem dos dois neurônios através de canais submicroscópicos .

*Ação específica dos neurotransmissores
E quem controla a velocidade de entrada e saída dos íons, que em última análise condiciona a intensidade do impulso nervoso? Os neurotransmissores. A afinidade que o neurotransmissor liberado por um neurônio tem com o receptor do neurônio seguinte do circuito, pode fechar ou abrir os canais por onde passam os íons sódio, potássio, etc., facilitando ou inibindo a passagem do impulso nervoso.
Imaginemos os circuitos neuronais envolvidos na captação do estímulo doloroso causado por uma picada de abelha no pé direito. A circuitaria começa nas terminações nervosas da pele do pé, segue pelos nervos que vão dar na medula espinal, e dela sobe para conectar-se aos circuitos cerebrais. O estímulo atravessará centenas de sinapses, nas quais serão liberados neurotransmissores que agirão sobre os receptores dos neurônios seguintes, modificando-lhes a arquitetura através do bloqueio ou abertura dos canais por onde passarão os íons. Num piscar de olhos, a pessoa que recebeu a picada puxará o pé com força e dará um tapa na abelha. Nessa fração de segundo, a informação terá chegado na medula espinal e disparado o reflexo de puxar o pé para trás. Simultaneamente, atingirá diversas estações cerebrais que compararão o estímulo recebido com os demais arquivados na memória, até identificá-lo como resultante da picada de uma abelha que merece ser morta a tapa.
A velocidade com a qual a informação trafega pelo sistema nervoso é assustadora: chega a atingir de 10 a 100 metros por segundo. Mais ainda quando se pensa que o impulso para atravessar as sinapses depende da arquitetura molecular dos poros da membrana dos neurônios, dos neurotransmissores que são liberados não como moléculas isoladas, mas na forma de pacotes contendo cinco mil delas (chamados de quanta), que se ligam a receptores específicos e provocam reações químicas capazes de modular o fluxo de íons de acordo com o interesse do organismo, ora reforçando ora diminuindo a intensidade do impulso nervoso.
É lógico que tanta rapidez no processamento de dados não surgiu da noite para o dia. A seleção natural começou a favorecer a sobrevivência dos animais que conduziam impulsos nervosos com maior eficácia há mais de seiscentos milhões de anos, quando surgiram os primeiros seres multicelulares.
Poucas divisões celulares depois da fecundação do óvulo, aparecem as primeiras células nervosas, primitivas, que se multiplicam sem parar.

*Fator de crescimento dos neurônios e morte planejada
Em 1956, Rita Levi-Montalcini e Stanley Cohen inauguraram a era da neurociência do desenvolvimento ao descrever a primeira proteína dotada da propriedade de agir como fator de crescimento das células nervosas. Foi chamada de NGF (Fator de Crescimento dos Neurônios), proteína essencial para a sobrevivência dessas células, capaz de enviar sinais contínuos para que um neurônio dirija suas terminações na direção de outro e forme uma sinapse.
Depois do NGF, foram descritas diversas moléculas com propriedades semelhantes e importância decisiva na formação do embrião.
Na embriogênese humana, a multiplicação dos neurônios é tão rápida que ao chegar no terceiro trimestre de gestação o número de neurônios do feto atinge o dobro dos 100 bilhões encontrados no adulto. Entre eles, então, surge um processo de competição pela disponibilidade dos fatores de crescimento de tal ordem que os neurônios incapazes de formar sinapses estáveis são marcados para morrer.
Nessas circunstâncias, no núcleo dos neurônios mal conectados, um grupo de genes põe em ação um programa de morte celular premeditada. Acontece, então, um suicídio em massa de neurônios, fenômeno conhecido como apoptose, palavra grega que descreve a queda das folhas das árvores no outono. No melhor estilo darwinista de competição e seleção natural, sobrevivem à apoptose coletiva apenas os neurônios mais aptos, que conseguiram formar sinapses bem estruturadas.
A presença ou ausência de determinado fator de crescimento pode atrair um axônio na direção das terminações de outro neurônio ou desviá-lo para formar sinapse com um terceiro e, assim, sucessivamente, até formar as malhas ou redes de transmissão de informações características de cada espécie animal.
O mais surpreendente desse processo é que as conexões se organizam a partir do reconhecimento mútuo do desenho espacial das moléculas presentes nas terminações dos dois neurônios, nas fases iniciais do desenvolvimento embrionário. 21/07/08 Mah /
Essa foi uma das maiores contribuições da década de 1990 para a Neurociência moderna: a descrição da arquitetura das sinapses baseada nas moléculas que as constituem. A partir dela, a Neurociência deixou definitivamente de ser descritiva para se tornar uma disciplina molecular.

*Plasticidade dos circuitos cerebrais
Os sinais moleculares que orientam a maturação dos neurônios, a migração deles para formar circuitos e a arquitetura das sinapses, começam a exercer suas funções ainda na vida intra-uterina, bem antes de o embrião exibir sinais de atividade neural. Nessa fase, a organização obedece exclusivamente ao comando todo poderoso do programa genético herdado dos pais. A configuração básica das redes neuronais de cada indivíduo adquiridas antes dos estímulos do meio vão constituir o arcabouço computacional do cérebro por onde trafegarão as informações futuras.
A atividade neural poderá ser iniciada espontaneamente pelo embrião em fases ainda precoces do desenvolvimento. No entanto, para a circuitaria desenvolver sua potencialidade serão imprescindíveis os estímulos ambientais. A experiência exerce impacto decisivo na organização das redes neuronais; sem ela, o sistema nervoso não atinge a maturidade plena.
Por exemplo, se taparmos o olho esquerdo de um gato recém-nascido durante trinta dias consecutivos, a visão desse olho estará definitivamente comprometida. Do ponto de vista anatômico, os neurônios que se dispõe na retina esquerda estão lá, os circuitos que os conectam aos centros cerebrais envolvidos na visão, também, mas a falta do estímulo luminoso no momento adequado comprometeu irreversivelmente a função da rede encarregada de processá-lo.
Essa experiência clássica ilustra a característica mais importante das redes neuronais: a plasticidade. Viemos ao mundo com uma circuitaria montada na ordem imposta por nosso programa genético, mas o impacto da experiência modifica a estrutura molecular das redes, promove novas conexões e desliga outras com a finalidade de aumentar a capacidade operacional do sistema diante dos desafios que a vida impõe. 21/07/08 Mah /
O conceito de plasticidade dos circuitos cerebrais sepultou de vez o velho debate da Psicologia sobre a preponderância dos genes ou do ambiente no comportamento e formação da personalidade. Insistir nessa dicotomia é o mesmo que ouvir uma música ao longe e perder tempo discutindo se ela vem do piano ou do pianista.
Na excelente revisão Pathways of Discovery, publicada na revista Science, dois destacados neurocientistas, Eric Kandel e Larry Squire, resumem o novo alinhamento entre Neurociência e Psicologia: “O poder computacional do cérebro é conferido pelas interações existentes entre bilhões de células nervosas, organizadas em redes ou circuitos que executam operações específicas para dar suporte ao comportamento e à cognição”.

*Características semelhantes do sistema nervoso na escala zoológica
Se estudarmos as características do sistema nervoso na escala zoológica, ficaremos surpresos com tantas similaridades. As semelhanças são de tal ordem que grande parte da Neurociência foi desenvolvida à custa de experiências conduzidas em três organismos: um verme de 1mm de comprimento chamado C. elegans, na mosca que voa sobre as bananas maduras (drosófila) e no rato.
Em muitos casos, as moléculas que agem como neurotransmissores, as moléculas responsáveis pela arquitetura das sinapses e as que controlam o desenvolvimento embrionário do sistema nervoso são praticamente as mesmas no verme, na mosca e nos mamíferos. As moléculas envolvidas e as propriedades elétricas dos neurônios se acham conservadas na escala zoológica. Na verdade, o que diferencia a capacidade computacional do sistema nervoso de duas espécies é o número de neurônios e os detalhes das conexões estabelecidas entre eles.
A incomparável habilidade cognitiva da espécie humana que nos permite criar computadores e sinfonias é resultado da atividade de 100 bilhões de neurônios conectados em circuitos de grande plasticidade através de trilhões de sinapses encarregadas de modular o fluxo de informações que por elas trafega.
Atividades mentais como memória, percepção de estímulos e cognição, só encontram sentido quando interpretadas à luz das propriedades das células nervosas, dos circuitos e das áreas anatômicas do cérebro que os integram em sistemas computacionais. O trânsito de íons e moléculas pelos circuitos neuronais é essencial para a expressão do mais reles ao mais nobre sentimento humano.
Entender os fenômenos mentais como conseqüência de eventos físico-químicos é inaceitável para os que imaginam a mente uma entidade puramente espiritual, como o fez Descartes há 300 anos. Para os cientistas empenhados na criação de modelos destinados a decifrar as bases moleculares da consciência, porém, esse é o desafio mais maravilhoso que a biologia enfrentará no século XXI.

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