Cérebro: Da linguagem ao conectoma

As principais descobertas da Neurociência Moderna

NEUROLINGUÍSTICA

O médico francês Paul Broca (1824-1880) descobriu que a área do cérebro responsável pela fala fica no hemisfério esquerdo.

O alemão Carl Wernicke (1848-1905) desvendou o efeito que lesões numa região à frente do giro temporal superior têm na compreensão das informações da fala.

DISTRIBUIÇÃO DE FUNÇÕES

O Neurofisiologista inglês Charles Sherrington (1857-1952) estudou a ligação entre o cérebro e a medula espinhal. A partir disso, descobriu a natureza distributiva do cérebro e a sua capacidade de fazer o corpo inteiro funcionar simultaneamente.

                                                     CONSCIÊNCIA

O neurocientista português António Damásio estudou o papel do lobo frontal na tomada de decisões. O biólogo molecular inglês Francis Crick (1916-2004), um dos descobridores da estrutura do DNA, teorizou que apenas uma parte dos neurônios do cérebro seria responsável pela consciência e que talvez ela não seja inata.

                                                   MEMÓRIA

O filósofo americano Erick Kandel elucidou os sistemas químicos da memória de longo prazo.

                                                   PLASTICIDADE

O americano Michael M. Merzenich foi pioneiro na pesquisa da plasticidade, ao identificar, que em algumas situações, uma região do cérebro pode assumir as funções antes desempenhada por outra área.

                                                   RESSONÂNCIA

O japonês Seiji Ogawa aplicou a tecnologia da ressonância nuclear magnética funcional para visualizar como as regiões do cérebro são ativadas por estímulos internos e externos.

                                                   CONECTOMA

Em 1986, um grupo de pesquisadores liderado pelo americano John White concluiu o mapeamento do sistema nervoso de um verme, o C. Elegans. Em 2005, o neurocientista alemão Olaf Sporns foi o primeiro a usar o termo conectoma para se referir ao mapa das conexões neurais no cérebro.

Fonte: MauroMuszkat, neurologista e professor da Unifesp.

COMO FUNCIONA O CÉREBRO HUMANO

Durante muito tempo pensou-se que o cérebro era uma massa de fios emaranhados, mas os pesquisadores descobriram recentemente que suas fibras são realmente configuradas como um tabuleiro de xadrez, cruzando em ângulo reto.

Além disso, esta estrutura de grade está revelada em detalhes surpreendentes, como parte de um estudo de imagens do cérebro por uma nova e moderníssima ressonância magnética.

Van Wedeen, do Massachusetts General Hospital (MGH), que liderou o estudo, disse: “Longe de ser apenas um emaranhado de fios, as conexões do cérebro mostram-se mais como cabos de fibras neurais que se cruzam em ângulos retos, como a urdidura e a trama de um tecido.

A imagem, originalmente, vem do “Human Connectome Project”.  O objetivo do Projeto conectoma humano é construir um “mapa da rede”, que irá lançar luz sobre a conectividade funcional e anatômica no cérebro humano saudável, bem como produzir um corpo de dados que facilitará a pesquisa em doenças cerebrais, como autismo, mal de Alzheimer e esquizofrenia. Trata-se de um projeto de 5 anos patrocinado por dezesseis componentes dos Institutos Nacionais de Saúde, divididos entre dois consórcios de instituições de pesquisa.

Conectoma é um termo criado para designar “um mapa abrangente de conexões neurais no cérebro.” Em 2005, Dr. Olaf Sporns, da Universidade de Indiana e Dr. Patric Hagmann na Universidade de Lausanne Hospital sugeriram o termo “conectoma” para se referir a um mapa das conexões neurais no cérebro. Este termo foi diretamente inspirado pelo esforço contínuo para sequenciar o código genético humano para construir um genoma.

O projeto foi lançado em Julho de 2009 como o primeiro dos três Grandes Desafios da Blueprint do NIH for Neuroscience Research. Em 15 de setembro de 2010, o NIH anunciou que premiará dois subsídios, sendo US$ 30 milhões em cinco anos para um consórcio liderado pela Universidade de Washington em Saint Louis e da Universidade de Minnesota, e US$ 8,5 milhões em três anos a um consórcio liderado pelo Hospital Geral da Universidade de Harvard, Massachusetts, juntamente com a Universidade da Califórnia em Los Angeles.

Fonte: http://fcunews.wordpress.com/2012/04/20/como-funciona-o-cerebro-humano/

Projeto Conectoma Humano

Em Julho de 2009, uma série de neurocientistas juntaram-se em dois consórcios para lançar o Projeto Conectoma Humano, inspirados no bem-sucedido Projeto Genoma Humano. Um consórcio envolve a Universidade de Washington em São Luís e a Universidade do Minesota, num projeto por cinco anos com um investimento de 30 milhões de dólares. O outro envolve o Massachusetts General Hospital da Universidade de Harvard e a Universidade da Califórnia em Los Angeles, por três anos com um investimento de 8,5 milhões de dólares.

Conectoma é uma palavra recentemente inventada a partir da sua semelhança com oGenoma, sendo que no caso do Conectoma trata-se de decifrar a arquitetura da substância branca do cérebro que tem a ver com a conectividade do cérebro. São ao fim ao cabo os circuitos que nos fazem sentir e pensar. Assim, o objetivo do Projeto Conectoma Humano é traçar um atlas das conexões cerebrais.

Efetivamente o avanço tecnológico na área da neurociência não pára, e agora os neurocientistas dispõe de tecnologia que lhes permite mapear as conexões cerebrais com maior precisão. Dispõem agora de uma Ressonância Magnética de Difusão, que é 4 a 8 vezes mais potente que os até aqui sistemas convencionais. Tem a ver não só com a qualidade da resolução espacial tridimensional, como também com a velocidade de captação, uma vez que os circuitos funcionam a velocidades do milésimo de segundo. É um processo que basicamente utiliza a passagem da água marcada com metais pesados através dos axónios. Os cientistas começam por estudar voluntários saudáveis, mapeando a arquitetura anatómico-funcional de certas redes, cuja finalidade última é atacar certas doenças como o autismo, a esquizofrenia, a doença de Alzheimer, e muitas outras.

Um dos grandes entusiastas deste projeto é Sebastian Seung, Americano de origem Coreana, filho de um filósofo, T.K. Seung, e professor de Neurociência Computacional no MIT. É um grande dominador das três áreas do conhecimento que se entrecruzam – neurociência, física e bioinformática. O departamento onde trabalha dá pelo nome deDepartamento do Cérebro, Ciência Cognitiva e Física.

O Projeto do Conectoma Humano é um projeto que enfrenta dificuldades mil vezes mais difíceis do que foram as dificuldades do Projeto Genoma Humano. Mas sendo uma quase impossibilidade, mapear toda a conectividade do cérebro, no princípio do Projeto Genoma Humano também havia o mesmo ceticismo, e no entanto, o objetivo foi concretizado. Cada parte é marcada para depois ser visualizada por microscopia eletrónica, cujas imagens em 3D coloridas são construídas por potentes computadores. As cores vêm dos metais pesados. Não é necessário ter todo o conectoma mapeado para começar a beneficiar quem sofra de algumas doenças. Por isso, os neurocientistas também estão otimistas, embora estimativas atuais apontem para um ou dois séculos, até se chegar ao fim do mapeamento de todos os circuitos cerebrais. Claro que continuarão a persistir certas questões que já se discutem desde Platão, para as quais o conectoma não terá resposta.

Afinal, tal como aconteceu com o Genoma Humano, os mapas arquitetónicos não dizem tudo. E em relação à mente humana a questão ainda é mais difícil: “Como emerge a mente humana?”. A plasticidade do tecido nervoso é muito grande, e a arquitetura é tão individual tal como é única a experiência de vida de cada um. Mesmo dois gémeos homozigóticos terão conectomas diferentes. Aliás, é o que se passa com as impressões digitais. Nem estes gémeos têm impressões digitais iguais. Assim como o genoma é algo mais do que a mera justaposição de genes, também o conectoma é algo mais do que as simples ligações neuronais e toda a sua arquitetura de ligações. É o que alguns cientistas muito bem dizem: “o conjunto é mais do que a soma das partes”. Mas o fundamento doconectoma é precisamente dar o padrão das interações dinâmicas que correspondem à cognição humana.

Mas voltando um pouco ao princípio, o conectoma corresponde mais à substância branca do que à substância cinzenta. Estes termos eram designações clássicas da massa do cérebro, sendo que a mais falada era a massa cinzenta. É conhecida a expressão popular: “este indivíduo tem boa massa cinzenta”, para se referir que ele é inteligente. Todo o sistema nervoso central tem massa cinzenta, que corresponde às camadas onde estão situados os corpos das células nervosas. Mas a substância branca só tem, praticamente, as ramificações dos neurónios - axónios - e que se ligam às dendrites. Os axónios são revestidos por uma membrana chamada mielina. É parecida com a manga de plástico que envolve os fios elétricos. A brancura vem da mielina. A bem dizer, no vivo, sobretudo a cinzenta, tem mais uma cor rosada devido à rede capilar sanguínea que irriga os neurónios. A substância branca é a região das grandes comunicações, em que os axónios conectam as ramificações dendríticas à volta do corpo celular do neurónio. Por estimativa, com os axónios de um homem de 20 anos, se os ligássemos todos em linha daria um fio com cerca de 176.000 km. Aos 80 anos apenas daria para um fio de cerca de 100.000 Km.

Mapear o cérebro todo em 3D pode dar trabalho e levar muitas décadas, mas vai ser possível fazê-lo. Só para se ter uma ideia, os cientistas do Instituto Max Planck, na Alemanha, ainda só conseguiram mapear uma rede de 100 neurónios do cérebro de outro animal. Ora, estima-se que o cérebro humano tem cerca de 70⁹ neurónios, e 10¹⁴ ligações sinápticas entre axónios e dendrites. Cada neurónio pode estar ligado a cerca de mil outros.

http://ferndias.blogspot.com.br/2012/05/projeto-conectoma-humano.html