A nova imagem do encéfalo

Com o advento das modernas tecnologias de neuroimagem dinâmica, hoje é possível o estudo, em tempo real, do funcionamento do encéfalo.

A inexistência de tecnologias eficazes e não invasivas capazes de permitir o estudo, em tempo real, do funcionamento do encéfalo (isto é, da porção do sistema nervoso central que fica dentro da caixa craniana), em indivíduos normais ou patológicos, durante a execução de tarefas cognitivas, foi, durante muito tempo, um dos principais fatores responsáveis pela perpetuação da concepção segundo a qual tal funcionamento seria, essencialmente, uma entidade estática e pouco plástica.

Felizmente, com o advento das modernas tecnologias de neuroimagem dinâmica, tais como o PET (tomografia por emissão de pósitrons), o SPECT (tomografia por emissão de fóton único), a ressonância magnética funcional, a eletroencefalografia de alta-resolução e a magnetoencefalografia, essa equivocada concepção teórica começa a ser corrigida.

Com o intuito de ilustrar essa nova maneira de encarar a anatomia funcional do encéfalo, apresentarei, a seguir, dois exemplos bastante característicos da atual tendência da pesquisa neurobiológica, cujos resultados não parecem deixar dúvidas quanto ao caráter fundamentalmente dinâmico do funcionamento do sistema nervoso central subjacente ao processamento cognitivo na espécie humana.

O primeiro desses exemplos diz respeito a um trabalho, realizado no final dos anos 1980, por um grupo de importantes pesquisadores norte-americanos, dentre os quais Michael Posner, Marcus Raichle e Steve Petersen.

Através da utilização do PET, esses autores estudaram as variações do nível de atividade encefálica, em sujeitos normais, todos estudantes da Universidade de Washington, durante a execução, por parte desses sujeitos, de uma tarefa de geração de verbos a partir de substantivos.

Por exemplo, em resposta à apresentação da palavra “martelo”, o sujeito testado deveria dizer “bater” ou “martelar”; frente à palavra “faca”, o sujeito deveria dizer “cortar”, e assim por diante.

Um primeiro resultado importante obtido com esse experimento diz respeito ao conjunto de áreas do encéfalo que foram distintivamente ativadas durante a execução da referida tarefa cognitiva.

Além da ativação de regiões tradicionalmente associadas ao processamento da linguagem, tais como as áreas de Wernicke e de Broca localizadas, respectivamente, no lobo frontal e no lobo temporal, ambos no hemisfério cerebral esquerdo, esses pesquisadores puderam também demonstrar a ativação seletiva de estruturas tais como a porção anterior do giro cíngulo e o cerebelo direito, cujo envolvimento no processamento da linguagem não era, até então, previsto pelos modelos tradicionais.

Quanto maior o fluxo sanguíneo de determinada região do encéfalo, maior o seu nível de ativação funcional.

Contudo, o resultado mais interessante desse trabalho diz respeito à constatação da existência de dois padrões distintos de ativação encefálica, para um mesmo sujeito e para uma mesma tarefa cognitiva, cada um desses padrões estando associado a um grau distinto de proficiência na execução dessa tarefa.

Assim é que esses pesquisadores observaram que sujeitos inexperientes na execução da tarefa de geração de verbos a partir de substantivos apresentavam uma ativação encefálica extensa, envolvendo, tal como já vimos, o córtex frontal esquerdo (incluindo a área de Broca), o córtex temporal esquerdo (incluindo a área de Wernicke), a porção anterior do giro cíngulo e o hemisfério cerebelar direito.

Todavia, à medida que tais sujeitos se tornavam proficientes na tarefa de gerar verbos a partir de substantivos, toda aquela extensa ativação do encéfalo parecia ser substituída por uma ativação muito mais restrita e localizada, desta feita, numa pequena região (o córtex insular) de ambos os hemisférios cerebrais.

A meu ver, esse resultado indica, de modo bastante contundente, que os mecanismos encefálicos relacionados às diversas funções cognitivas parecem estar organizados de maneira muito mais complexa do que até então era suposto pela maioria dos modelos teóricos desenvolvidos para dar conta de tais mecanismos.

De fato, fica bastante evidente, a partir dos resultados apresentados, que diversos sistemas encefálicos podem estar subjacentes a uma mesma função cognitiva e que o acionamento de um ou de outro desses sistemas parece estar na dependência de fatores tais como o grau de proficiência do indivíduo para aquela função que está sendo investigada.

O segundo dos exemplos que eu gostaria de apresentar se refere a um trabalho que realizei, em colaboração com Jean-Luc Nespoulous e Pierre Celsis, durante o meu Doutorado, na Universidade de Toulouse-Le Mirail e na Unidade INSERM-230, ambas situadas em Toulouse (França), na transição dos anos oitenta para os anos noventa.

O objetivo principal de meu trabalho era investigar, com auxílio do SPECT, os mecanismos neurobiológicos subjacentes à compreensão e à memorização, por sujeitos normais, de textos de 3 diferentes tipos (narrativo, argumentativo, descritivo) que lhes eram apresentados por via auditiva.

Sintetizo, a seguir, os principais resultados que puderam ser obtidos nessa pesquisa:

a) Os mecanismos responsáveis pelo processo de compreensão e memorização dos textos narrativos e argumentativos parecem sofrer um processo de deterioração com o envelhecimento; quanto mais idoso o indivíduo, pior seu desempenho em tarefas de compreensão/memorização desses dois tipos de texto;

b) As seguintes áreas do córtex cerebral parecem estar envolvidas no processo de compreensão e memorização de textos: (i) córtex frontal direito e esquerdo (medial e lateral); (ii) córtex da junção temporoparietooccipital direita e esquerda;

c) O processo de compreensão e memorização de textos argumentativos e que tenham conteúdo semântico abstrato parece ser responsável por maior aumento do fluxo sangüíneo cerebral regional (ou seja, parece ser responsável por maior ativação cortical) do que o processo de compreensão e memorização de textos narrativos que tenham conteúdo semântico concreto;

d) Frente a um mesmo tipo de texto a ser processado, os indivíduos parecem se distribuir num continuum. Numa das extremidades desse continuum estariam os indivíduos do “tipo I” que são aqueles que apresentam, durante o processo de compreensão/memorização de texto, bom desempenho cognitivo associado a um discreto nível de ativação cortical; já na outra extremidade desse continuum seriam encontrados os indivíduos do tipo II que, por sua vez, são aqueles que apresentam um mau desempenho associado a um elevado nível de ativação cortical. Dentro de certos limites, é possível fazer uma analogia entre os indivíduos do tipo I e um motor de automóvel bem regulado, por um lado, e entre os indivíduos do tipo II e um motor de automóvel mal regulado, por outro. Enquanto o motor bem regulado apresenta bom desempenho qualquer que seja o nível de exigência a que é submetido, no caso do motor mal regulado, quanto maior a solicitação, pior será o seu desempenho;

e) Os mecanismos neurobiológicos subjacentes ao processo de compreensão e memorização de textos parecem ter uma representação cortical assimétrica. Nos indivíduos destros tais mecanismos estariam predominantemente representados no hemisfério cerebral esquerdo, enquanto que nos indivíduos não destros (canhotos e ambidestros) essa representação cortical se daria, predominantemente, no hemisfério cerebral direito.

Novamente, à semelhança dos resultados obtidos no trabalho de Posner, Raichle e Petersen acima apresentados, nossos dados também parecem indicar que a organização dos sistemas encefálicos subjacentes às diversas funções cognitivas é bastante complexa, apresentado-se constituída de diferentes subsistemas, cuja ativação seletiva parece estar na dependência de variáveis tais como idade, nível educacional, grau de proficiência em determinada atividade mental, lateralidade manual e outras que, até bem pouco tempo, não eram levadas em conta pela pesquisa teórica e experimental realizada no âmbito da neurociência cognitiva.

Veja também: O mapa do cérebro

O que é o PET / o que é o SPECT?

O PET (ou tomografia por emissão de pósitrons) e o SPECT (ou tomografia por emissão de fóton único) são tecnologias de neuroimagem dinâmica que se valem de marcadores radioativos.

Através desses instrumentos podem ser obtidos indicadores do nível de ativação funcional de determinadas regiões do encéfalo, tais como aqueles relacionados às variações regionais de seu fluxo sanguíneo: quanto maior o fluxo sanguíneo de determinada região do encéfalo, maior o seu nível de ativação funcional.

Todavia, o grande problema dessas duas tecnologias é a sua baixa resolução temporal, ou seja, elas são incapazes de medir eventos que aconteçam em janelas de tempo menores do que o minuto, um tempo muito grande quando comparado com a janela de tempo do milissegundo na qual efetivamente se dão os eventos relacionados ao processamento de informações pelas redes neuronais que constituem o sistema nervoso central.

Mais recentemente, uma série de outras tecnologias, tais como a ressonância magnética funcional, a magnetoencefalografia e a eletroencefalografia de alta resolução, vieram ampliar os recursos disponíveis para a investigação do funcionamento da dinâmica encefálica, recursos com os quais podem ser obtidos níveis de resolução tanto temporal quanto espacial bastante adequados.

Para ler um pouco mais

1) Guimarães dos Santos, C.L.N. & Nespoulous, J.-L. (1993). Narrative discourse processing in normal aging: A neuropsychological and comparative study. In H.H. Brownell & Y. Joanette (Eds.), Narrative discourse in neurologically impaired and normal aging adults. San Diego: Singular Publishing Group.

2) Posner, M.I. & Raichle, M.E. (1994). Images of Mind. New York: Scientific American Library.