O Cérebro

Nos três posts anteriores falei-vos sobre os sentidos que dispomos para adquirir informação do mundo exterior. Primeiro falei-vos da visão, em seguida da audição e, por fim, do olfacto, paladar e tacto. Todos estes sentidos “transformam” a informação recebida em impulsos eléctricos que são enviados através do sistema nervoso para o cérebro.

A grande questão é então: Como é que o cérebro funciona?

Infelizmente para vós (mas felizmente para mim, que tenho a oportunidade de investigar o assunto 😛 ), a resposta não é conhecida e como tal não a irei dar, claro. Sendo assim, apenas irei expor alguns dos conhecimentos já adquiridos, partindo de uma abordagem bottom-up, isto é, reducionista (muito popular principalmente em Física, a qual tenta simplificar ao máximo o problema, para que se comece do mais fácil, com o intuito de chegar ao mais complicado, e, caso seja possível, ao caso real). Sendo assim, comece-se por responder a questões mais fáceis:

De que é feito o cérebro?

O cérebro é constituído por umas células chamadas neurónios, que são células altamente especializadas na recepção e envio de sinais electroquímicos. Existem cerca de cem mil milhões (um 1 seguido de 11 zeros: 100.000.000.000) de neurónios no cérebro humano, em que cada um desses neurónios está ligado a outros dez mil neurónios (o que perfaz a quantidade de cerca 1 seguido de 15 zeros no que toca a números de ligações entre neurónios em todo o cérebro; estas ligações são chamadas de sinapses). Cada neurónio é composto por três partes principais: soma (parte central da célula), dendritos (parte da célula capaz de receber sinais de outras), e axónio (canal por onde saem sinais da célula; este canal pode ser bastante longo, podendo percorrer grande parte do cérebro, enquanto que os dendritos são “locais”). Notar a particularidade: um neurónio pode receber muitos sinais em simultâneo de outros neurónios, mas envia sinais apenas por um canal – só um sinal (que varia ao longo do tempo). As sinapses encontram-se nas conexões que são feitas entre axónios e dendritos de diferentes neurónios (um neurónio nunca se liga a si próprio, no entanto, é possível a existência de loops contendo vários neurónios, isto é, o axónio do neurónio X está ligado a um dendrito do neurónio Y, que por sua vez tem um axónio que está ligado a um dendrito do X).

 

Representação esquemática de um neurónio (neste esquema são apontados mais alguns pormenores, do que aqueles que refiro no texto; o “corpo” é o “soma”).

Como funcionam os neurónios?

Antes de mais, devo referir que me estou a centrar naquilo que os neurocientistas teóricos crêem que é mais relevante – propositadamente, estou (e vou) a “esquecer” muitas características. A característica fundamental do funcionamento de um neurónio é o facto de ser um “integrador”: durante um dado período de tempo, um neurónio recebe sinais electroquímicos dos seus vizinhos; se o somatório de todos esses sinais ultrapassar um dado valor limiar de potencial é gerado aquilo que se chama um potencial de acção, isto é, um pico de tensão (ou vários picos) é enviado pelo neurónio através do seu axónio (nota, o conceito de “integrador” vem desse tal “somatório” – para quem sabe um pouco de matemática: um integral não é mais que um somatório “contínuo”). Estes potenciais de acção são considerados de extrema importância no processamento dos neurónios, uma vez que são os únicos capazes de atravessar os axónios sem sofrerem alterações, são portanto a única forma fiável que os neurónios têm de comunicar entre si. A título de curiosidade poderei informar que estes potenciais de acção são da ordem de 100 mV (milivolt) e que as correntes presentes são de iões de cálcio, sódio, potássio e cloro. Pode definir-se que um neurónio está “activo” se estiver a enviar sinais para o seu vizinho ou “inactivo”, caso contrário. Por outro lado, nem todos os neurónios enviam sinais que provoquem um aumento no tal “somatório” (pode produzir o efeito contrário, digamos que tem uma contribuição “negativa”), que conduza à activação e consequente envio de um (ou mais) potencial de acção do neurónio pós-sináptico (neurónio que se encontra após a sinapse, ou seja, aquele que está a receber esses tais sinais). Não vou entrar em mais pormenores, sob pena de vos maçar – se tiverem questões, perguntem.

Como se faz a “ponte” entre o processamento de neurónios individuais, para o funcionamento do cérebro como um todo?

Essa é uma questão chave em neurociências. Os neurónios não “pensam”! Os neurónios não têm um “plano”! Os neurónios parecem ser simples células que recebem sinais de outros neurónios, e enviam outros sinais para outros neurónios, em função daquilo que receberam – não têm nenhuma “programação” incrível, com múltiplas tarefas simultâneas e complexas! Contudo, do resultado dessa interacção simples entre todos os neurónios provém algo incrivelmente complexo, desde a aprendizagem, à memória, até ao raciocínio! Mesmo que se estude apenas o cérebro de um rato, este continua a ser extremamente complicado, não estando ainda ao nosso alcance a sua compreensão. Aliás, ainda nem se compreende como funciona o sistema neuronal de um pequeno verme de 1 mm de comprimento, Caenorhabditis elegans, que tem sido muito estudado e que tem apenas 302 neurónios, sendo a sua rede de ligações completamente conhecida. Reparem que o cérebro não pode ser comparado a um programa de computador, a começar logo pelo facto de que em programação só é possível definir tarefas se à partida já se souber o input que se irá ter, e de que modo este deve ser compreendido. Ora, no caso de um animal, assim que nasce, o cérebro ainda nem compreende a informação que recebe dos olhos, por exemplo. Os bebés, nos seus primeiros tempos de vida, não conseguem reconhecer os “limites” dos objectos, apenas vêem cores diferentes, com intensidades diferentes – a percepção de que “ali” acaba um objecto e ao lado começa outro é algo que é desenvolvido por cada cérebro de raiz – não vem no código genético tal informação! (Ainda que haja indícios que o cérebro já venha “pré-programado” em algumas tarefas, como seja para reconhecer faces humanas.)

Em suma, à questão só poderei responder que o cérebro recebe estímulos a partir dos sentidos – neurónios recebem sinais directamente do mundo exterior, os quais serão depois “distribuídos” por grandes “populações” de neurónios, que de algum modo irão processar a informação recebida, trocando sinais entre si – isto será reconhecido na nossa “mente” como o percepcionar e consciencializar de algo… (Embora também tenhamos o modo de funcionamento “piloto automático”, em que o nosso corpo reage “instintivamente”, porque o processamento do sinal recebido ainda num estado “não consciente” é reconhecido como sendo de ordem urgente, pelo que o cérebro envia imediatamente ordens para o corpo, sem que tenhamos tempo de “pensar” sobre isso. No entanto, não pensem que isto é tudo “programação genética”, pois ninguém vem com os instintos já completamente pré-fabricados à nascença – têm que ser “desenvolvidos”, tal como a questão de reconhecer os objectos, que antes referi.)

Quais as eventuais consequências de um completo entendimento sobre o funcionamento do cérebro?

Provavelmente a maioria ainda nem é possível prever! Mas começando com os “pés” minimamente na “terra”, a primeira aplicação será na cura de certas doenças mentais (de ordem não psicológica, essas poderão talvez vir mais tarde), como o Alzheimer, Epilepsia e Parkinson (que me lembre, são estas as que estão no topo da lista de doenças com maior probabilidade de virem a ser ultrapassadas pelo conhecimento que se anseia ter). Para que não pensem que sou eu a inventar, já vi cientistas a defenderem que uma das aplicações será a manipulação de memórias – em primeira instância espera-se conseguir remover memórias de pessoas que sofram de traumas (militares, por exemplo). De carácter mais futurista, pode-se conseguir criar uma forma de fazer a ligação entre o mundo da electrónica e o das neurociências, podendo vir a ser possível implantar chips no cérebro, ou ao contrário: “transferir” memórias de cérebros para chips. De um modo ainda mais optimista: o potencial é (quase?) ilimitado!

Tradução: Porquê que se fazem experiências em primatas? “Eles queixam-se menos que as crianças.” (Nota: a inteligência e atenção dos chimpanzés já foi comparada à de pequenas crianças.)

8 comentários

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  1. Boas! 😀
    Desde já parabéns pela linguagem clara e conteúdo interessantes!!
    Uma questão pequenina:
    O simples encostar da pele numa uma superfície qualquer (exemplo da parede) é o suficiente para mandar esse estímulo pelos neurónios sensitivos ao cérebro onde será integrado?

    Obrigada!
    Sofia

    Já agora Sr.Marinho, por acaso tem alguma ideia de documentários acerca do funcionamento do cérebro humano, nomeadamente do funcionamento dos vários tipos de neurónios? Obrigada!!

    1. Olá Sofia,

      Obrigado pelos elogios. 🙂

      Em relação à sua primeira questão, a resposta é “depende”. A distribuição de neurónios sensoriais junto à pele não é uniforme: ou seja, dependendo da parte do corpo considerada, para uma mesma área de superfície de pele, podemos encontrar um número diferente de neurónios. Por exemplo, as pontas dos nossos dedos são muito mais sensíveis que as nossas costas, exactamente porque existem mais neurónios sensoriais associados aos dedos que às costas.
      Portanto, depende tanto do local, como da área de contacto. Mais ainda, também irá depender da pressão aplicada: uma maior pressão irá “deformar” uma maior porção de pele, aumentando a probabilidade de serem “activados” neurónios sensoriais próximos da zona de contacto.

      Se calhar compliquei muito, não? A resposta simples é que à partida sim, é suficiente: você própria pode fazer a experiência (com a ajuda de alguém, de preferência, para evitar que use os olhos, os quais poderiam “enganá-la” nesta experiência).

      Em relação a documentários, o melhor que vi foi o “Understanding the Brain”, que é basicamente um curso básico de neurociências em 36 aulas. No entanto, o documentário não aborda propriamente o funcionamento dos vários tipos de neurónios. Essa é, aliás, uma questão que só terá mais interesse para quem gostar mesmo muito de fisiologia fundamental. Note que, como diz o Kandel (Premio Nobel da Medicina) no seu livro: a complexidade do funcionamento do cérebro não é consequência da complexidade dos seus neurónios, mas antes é função da forma como os neurónios estão ligados e interagem entre si. Se quiser: é como num computador, em que a sua complexidade resulta da forma como se ligam todos os componentes, e não da complexidade de cada componente.

      Cumprimentos,
      Marinho

  2. Quando a ciência desvendar os segredos do cérebro, o universo estará completamente entendido.
    O cérebro é tão grande e complexo quanto o universo.
    Eu penso assim.

    1. Olá Pedro,

      Não necessariamente, claro. Mas sem dúvida que compreender o funcionamento do cérebro é um dos maiores desafios da Ciência actual, senão mesmo o maior.

      Note-se que saber as leis da Física universais que governam como tudo “funciona”, não nos dá este conhecimento, porque “mais é diferente”, como disse o Prémio Nobel da Física, P. Anderson.

      Cumprimentos,
      Marinho

    • Rogério Gonçalves on 01/07/2014 at 03:14
    • Responder

    O artigo está excelente e confere com o conhecimento que como “amador” julgo possuir do assunto. É matéria das mais interessantes que encontrei na vida. Diria mesmo que seria prioritário a meu ver a comunidade científica e organismos oficiais com responsabilidades no planeamento na cultura e ciência que canalizassem meios e prioridades para essa investigação. O sentido do meu comentário é sublinhar alguns detalhes quanto às consequências dum completo entendimento sobre o funcionamento do cérebro, que a meu ver são desejáveis, tal como a cura e a prevenção da maioria das doenças do foro psicológico e psiquiátrico.
    Sem pretender publicitar as fontes onde adquiri este conhecimento há 3 décadas, até porque o autor foi um escritor de ficção científica cuja obra contida no livro “Dianética a moderna ciência da saúde mental” é uma das bases da igreja de cientologia com a qual não tenho qualquer ligação desde então.
    Não escondo porém que por experiência própria, utilizo os padrões desse conhecimento para compreender o funcionamento do cérebro e a ética humana contida na mesma obra. Ficção ou não, o livro pode ser instrumento de pesquisa e conhecimento dando parte da resposta à pergunta , como funciona o cérebro. Corro desde já o risco de trazer uma “pseudo-ciência” a Dianética ao debate e respeitarei qualquer posição do astropt. Também vou prosseguir com atenção e interesse, próximos posts sobre o cérebro a existirem certamente.
    Cumprimentos.

    1. Olá Rogério,

      Obrigado pelo seu comentário. De facto, hoje em dia está a haver uma enorme canalização de fundos para investigação em neurociências. Poderá pesquisar por exemplo sobre o Human Brain Project (na Europa) e o BRAIN Initiative (nos Estados Unidos).

      Outra artigos já publicados no AstroPT com relação com o cérebro (memória em particular):
      http://www.astropt.org/2014/07/09/memoria-parte-i/
      http://www.astropt.org/2014/07/16/memoria-parte-ii/
      http://www.astropt.org/2014/07/23/memoria-parte-iii/

      Cumprimentos,
      Marinho

  3. Muito interessante 🙂

    1. Obrigado Carlos. 🙂 Se tiveres alguma dúvida, chuta.

      Abraço.

  1. […] expliquei no artigo sobre o Cérebro, os neurónios são células que recebem/ emitem sinais electroquímicos de/ para outros […]

  2. […] Numa rede social, os nodos representam pessoas, e as ligações correspondem a algum tipo de interacção entre elas (podem ser laços familiares, ligações de amizade, colegas de trabalho, etc.). Existem muitas outras redes, onde o que varia são os protagonistas: a World Wide Web (WWW) é uma rede de páginas (sites) ligados entre si através de hiperligações (links); a Internet é uma rede de computadores com comunicação de dados entre si; a rede de caminhos de ferro ou de autocarros, ou de aviões, onde os nodos são as estações ou aeroportos, e as ligações são a existência de comboios ou voos directos; a rede de telefones ou telemóveis; etc. Até um dicionário pode ser considerado uma rede de palavras, em que a interacção entre as palavras resulta das suas definições. Na Biologia também encontramos imensas redes, como seja a rede neuronal que temos no nosso cérebro. […]

  3. […] “rede” contínua, mas uma estrutura composta por neurónios bem individualizados (leia neste artigo sobre a estrutura e funcionamento dos neurónios, as células do sistema nervoso especializadas na […]

  4. […] (células que compõe o cérebro) comunicam entre si através de impulsos eléctricos (ver artigo O Cérebro), Penfield supôs que abrindo a cabeça dos seus pacientes e estimulando electricamente diferentes […]

  5. […] 93 – Medicina. Origem e Evolução dos Vírus. Gripe. Sentidos (visão, audição, olfato, paladar e tacto, cérebro). […]

  6. […] da natureza a ser aplicado no processamento de informação. Se se lembram do meu artigo sobre o Cérebro, este não é mais que um “aglomerado” de células especialistas no processamento de […]

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