Ponte entre hemisférios: Caminhos alternativos conectam áreas distantes em lados opostos do cérebro

© IVANEI BRAMATI / INSTITUTO D'OR

Um mistério que há quase meio século persiste sem explicação na neurociência pode ter sido esclarecido agora por um grupo de pesquisadores brasileiros e ingleses. Pessoas que nascem sem um importante feixe de fibras nervosas que conecta os dois hemisférios cerebrais, o corpo caloso, em princípio teriam dificuldade em associar o aprendizado e a memória armazenados em lados opostos do cérebro. Acontece que o cérebro de algumas delas parece preservar essa habilidade, um paradoxo bastante conhecido dos neurocientistas, mas nunca devidamente esclarecido. Em um artigo publicado em maio na revista PNAS, da Academia de Ciências dos Estados Unidos, os pesquisadores relatam uma possível explicação para esse antigo quebra-cabeça. Eles verificaram que o cérebro de pessoas que nascem sem o corpo caloso parece ser capaz de criar rotas alternativas e garantir a comunicação entre os dois hemisférios cerebrais. No estudo, coordenado pelos médicos Fernanda Tovar-Moll e Roberto Lent, ambos do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino (IDOr) e do Instituto de Ciências Biomédicas da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), o grupo identificou e descreveu morfologicamente esses novos caminhos, que parecem compensar a ausência dessa importante estrutura cerebral.

Situado na região central do cérebro, o corpo caloso funciona como uma ponte conectando os hemisférios direito e esquerdo por meio de 200 milhões de fibras nervosas. Ainda nos anos 1960, pesquisadores verificaram que a remoção cirúrgica do corpo caloso — procedimento conhecido como calosotomia — prejudicava a capacidade das pessoas de perceber e interpretar o mundo. Eles constataram que a comunicação entre os dois hemisférios era seriamente comprometida nas pessoas em que essa estrutura havia sido retirada cirurgicamente para tratamento de distúrbios neurológicos, como a epilepsia. Por ser considerada um procedimento paliativo, e não curativo, além de bastante agressivo e invasivo, a calosotomia era e ainda é usada apenas em casos muito específicos. “Acreditava-se que a remoção do corpo caloso impediria, no caso da epilepsia, que as conexões neuronais que não funcionam adequadamente e desencadeiam as convulsões se espalhassem para neurônios do hemisfério vizinho”, explica Fernanda.

Nos casos cirúrgicos, a remoção desse conjunto de fibras pode ser completa. O procedimento interrompe a troca de informações entre os dois hemisférios cerebrais, desencadeando a síndrome de desconexão inter-hemisférica. A pessoa cujo corpo caloso é completamente retirado por meio de cirurgia pode se tornar incapaz de dizer o nome de um objeto caso, vendada, o apanhe com a mão esquerda. Isso porque o reconhecimento tátil dessa mão é processado pelo hemisfério direito do cérebro, enquanto a fala é controlada pelo hemisfério esquerdo. E, para perceber um objeto e dizer seu nome, é preciso que os dois hemisférios troquem informações entre si. Segundo Fernanda, o que explica essa incapacidade no caso dessas pessoas é o fato de o sinal não conseguir passar do lado direito para o esquerdo por conta da ausência dessa ponte.

Mas há tempos também se sabe que o mesmo não acontece com quem nasce sem essa estrutura cerebral. Em 1968, o neurocientista Roger Sperry, prêmio Nobel de Medicina ou Fisiologia em 1981, verificou que pessoas que nascem sem o corpo caloso são capazes de reconhecer e dizer o nome de qualquer objeto, independentemente da mão com a qual o seguram. Essa constatação, também conhecida como paradoxo de Sperry, deixava os neurocientistas intrigados, porque não se sabia ao certo como um hemisfério se comunicava com o outro na ausência do corpo caloso.

Problemas de formação
No estudo da PNAS, Fernanda e seus colaboradores avaliaram seis pessoas de ambos os sexos com idade entre seis e 33 anos e problemas na formação do corpo caloso que variavam de sua ausência completa (agenesia) até o desenvolvimento de um corpo caloso atrofiado. Dos voluntários que participaram do estudo, dois não tinham o corpo caloso; dois o tinham em tamanho menor que o normal (hipoplasia); e outros dois apresentavam apenas partes da estrutura formada (disgenesia parcial). Ao realizarem testes de reconhecimento tátil e visual, os pesquisadores verificaram que a comunicação entre os dois hemisférios do cérebro das pessoas que nasceram sem o corpo caloso ou com apenas parte dele era praticamente igual à observada em um grupo de controle, composto por pessoas com cérebros saudáveis.

Na tentativa de entender melhor como o cérebro dos dois grupos funcionava de modo semelhante, os pesquisadores mapearam seus cérebros por meio de técnicas de ressonância magnética estrutural (RM) que permitem visualizar as conexões neurais e técnicas de ressonância magnética funcional (RMf), que mede a atividade cerebral a partir de variações no fluxo sanguíneo regional. O grupo observou que, diferentemente do cérebro das pessoas saudáveis ​​e de pacientes que tiveram o corpo caloso retirado em cirurgia, os cérebros das pessoas que não tinham o corpo caloso ou que o tinham malformado apresentavam vias nervosas alternativas ligando os dois hemisférios, possivelmente desde o nascimento. “Identificamos em pessoas que haviam nascido sem o corpo caloso, e também nas que o tinham parcialmente formado, um conjunto de fibras nervosas formando feixes compactos que conectam regiões responsáveis pela transferência de informações táteis entre os dois hemisférios”, relata Fernanda. Seriam duas as rotas alternativas de comunicação entre os hemisférios cerebrais. Segundo a médica, elas ligam, bilateralmente, a região do córtex parietal posterior, área relacionada ao reconhecimento tátil.

O grupo acredita que esses circuitos cerebrais alternativos, no caso das pessoas que nascem sem o corpo caloso, são gerados durante o desenvolvimento embrionário – entre a 12ª e a 20ª semana de gestação –, quando a plasticidade anatômica do cérebro é alta e capaz de desviar o crescimento dos axônios, a parte do neurônio responsável pela condução de impulsos elétricos de uma célula para outra. A essa capacidade do cérebro de reconectar áreas distantes, os neurocientistas se referem como plasticidade de longa distância. Os pesquisadores ainda não sabem se o cérebro de todos aqueles que nascem sem o corpo caloso desenvolve essas rotas alternativas. Mas o fato de as terem observado em alguns casos já indica que é possível. Por enquanto, os resultados obtidos pelo grupo de Fernanda e Lent não só esclarecem esse antigo paradoxo como também sugerem que mesmo as longas ligações formadas no cérebro durante seu desenvolvimento podem ser modificadas, provavelmente em resposta a fatores ambientais ou genéticos, abrindo caminho para uma melhor compreensão de uma série de doenças humanas resultantes de conexões neuronais anormais formadas durante o desenvolvimento intrauterino.

Artigo científico

TOVAR-MOLL, F. et al. Structural and functional brain rewiring clarifies preserved inter-hemispheric transfer in humans born without the corpus callosum. PNAS. mai. 2014. 

Fonte: Revista Fapesp on line -edição 220

Por: Rodrigo de Oliveira Andrade

Perdidos no espaço

Falta do neurotransmissor acetilcolina prejudica a memorização de informações do ambiente

Corte do cérebro mostra, em verde, neurônios com produção de acetilcolina diminuída

 

A capacidade de aprender um caminho diferente para o trabalho ou de se situar em uma cidade nova depende em parte de um composto químico específico, naturalmente produzido pelo organismo e responsável pela troca de informações entre as células cerebrais. Esse composto é a acetilcolina, o primeiro neurotransmissor conhecido – identificado em 1921 pelo médico e farmacologista alemão Otto Loewi – e um dos quase 40 que atuam no cérebro.

O papel da acetilcolina na aquisição e na consolidação da memória espacial foi demonstrado agora por duas equipes de pesquisadores brasileiros em artigo publicado online em 8 de outubro na revista PNAS. O grupo coordenado pelo casal de bioquímicos Vania e Marco Antonio Prado, pesquisadores do Centro de Pesquisas Robarts e da Universidade de Western Ontario, no Canadá, e o time liderado pelo neurocientista Iván Izquierdo na Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul verificaram que camundongos com carência desse neurotransmissor em algumas regiões cerebrais tinham mais dificuldade para reconhecer um ambiente em que estiveram antes.

Esse feito ficou evidente em um teste no qual os pesquisadores colocaram os animais para nadar em uma piscina onde havia uma plataforma submersa. Embora sejam bons nadadores, os roedores não gostam de água e sempre buscam um lugar em que possam se manter secos, como a tal plataforma. Os animais que produzem níveis adequados de acetilcolina costumam memorizar rapidamente o caminho até a plataforma.

 Já no segundo dia de testes eles a localizaram facilmente com a ajuda de pistas deixadas pelos pesquisadores, como uma flor ou uma bandeira pendurados nas paredes da sala, próximo à piscina. Já os camundongos geneticamente alterados para secretar menos acetilcolina no hipocampo (região cerebral associada à formação da memória) encontraram muito mais dificuldade nessa tarefa. Embora fossem superativos e nadassem muito mais rapidamente, esses roedores tinham dificuldade em localizar a plataforma mesmo depois de 4 dias de treino.

O desempenho foi ainda pior quando o teste se tornou um pouco mais complicado. Numa segunda bateria de experimentos, os pesquisadores trocaram a plataforma de lugar a fim de verificar se os animais eram capazes de esquecer a localização que conheciam e de aprender a nova posição da plataforma. Enquanto os roedores com níveis normais de acetilcolina descobriam o novo caminho nos primeiros dias após o novo teste, aqueles com menos acetilcolina no cérebro praticamente não a conseguiram localizar. “Os animais com carência desse neurotransmissor não têm essa flexibilidade”, explica Marco Antonio Prado, que começou a desenvolver camundongos geneticamente alterados para produzir menos acetilcolina há quase 10 anos, quando era pesquisador da Universidade Federal de Minas Gerais (ver Pesquisa FAPESP nº 128).

Em paralelo ao déficit de memória espacial, os camundongos com carência de acetilcolina no hipocampo também apresentaram alteração em um processo eletrofisiológico chamado potenciação de longa duração, necessário para a formação de vários tipos de memória de longa duração.

Há quase 30 anos se suspeita que a acetilcolina influenciasse a memória espacial. Mas os pesquisadores não dispunham de estratégias que permitissem confirmar esse efeito. As técnicas de reduzir a liberação de acetilcolina no cérebro eram menos refinadas e exigiam a destruição dos neurônios que produzem o neurotransmissor. O problema é que as mesmas células que fazem a acetilcolina também sintetizam outros neurotransmissores, como o glutamato. Assim, não era possível saber se dificuldade de se lembrar de informações do ambiente eram consequência da falta da acetilcolina ou do glutamato. Marco Antonio e Vania conseguiram eliminar esse problema ao inserir em camundongos um gene que bloqueava apenas a liberação de acetilcolina em algumas regiões cerebrais.

“A supressão da acetilcolina afetou uma forma de memória bastante específica, além de um fenômeno mais geral, comum à formação de várias formas de memória”, conta Izquierdo. Considerado um dos mais respeitados estudiosos da memória no mundo, ele começou a colaborar com o casal Prado alguns anos atrás, quando os três foram convidados pelo médico Ricardo Brentani, diretor-presidente da FAPESP até 2011, a investigar a função no organismo desempenhada pelo príon celular, a versão saudável da proteína causadora do mal da vaca louca (ver Pesquisa FAPESP nº 148).

“A falta de acetilcolina impede que a memória espacial se fixe”, explica Izquierdo. Para ele, essa constatação é importante por sua potencial aplicabilidade. Pessoas com Alzheimer – a doença neurodegenerativa mais comum em idosos, caracterizada pela perda progressiva da memória – em geral apresentam redução nos níveis de acetilcolina em algumas regiões cerebrais. Por essa razão, uma das classes de medicamentos mais usados para amenizar os efeitos da doença tenta reverter a carência desse neurotransmissor. Compostos como tacrine, galantamina e rivastagmina ajudam a aumentar a disponibilidade de acetilcolina no sistema nervoso central, mas seus benefícios costumam ser moderados.

Os resultados apresentados na PNAS ajudam a entender por quê. No Alzheimer, explica Izquierdo, são afetadas as memórias visual, auditiva, de números e de reconhecimento de rostos, além da espacial. E o fato de outras formas de memória sofrerem prejuízo sugere que o nível de outros neurotransmissores, como o glutamato, também possam estar alterados, o que não seria corrigido pelos medicamentos que tentam aumentar a concentração de acetilcolina. “Agora que conhecemos a influência da acetilcolina sobre a memória espacial”, diz Izquierdo, “talvez se possa pensar em desenvolver estratégias de tratamento mais adequadas, porque sabemos que é preciso interferir em outros mecanismos além da liberação de acetilcolina”.

Artigo científico

MARTYN, A.C. et al. Elimination of the vesicular acetylcholine transporter in the forebrain causes hyperactivity and deficits in spatial memory and long-term potentiation. PNAS. 8 de out. 2012.

Fonte: Revista Fapesp edição on line

Por: Ricardo Zorzetto 

Imagem: © XAVIER DE JAEGER / ROBARTS RESEARCH INSTITUTE

Estilo de letra ajuda na memorização e aprendizado, diz estudo

DO "NEW YORK TIMES"

É mais fácil se lembrar de um novo fato se ele for escrito em uma letra comum ou em letras grandes e grossas? A resposta: nenhuma das opções. O tamanho da fonte não tem qualquer efeito sobre a memória, embora a maioria das pessoas ache que maior é melhor. Já o estilo da fonte, esse faz diferença.
Uma nova pesquisa mostra que as pessoas retêm significativamente mais informação --seja ciência, história ou linguagem-- quando estudam em uma fonte que seja não só desconhecida, mas também de difícil leitura.
Novo estudo mostra que pessoas guardam mais informações quando estudam com letras em uma fonte difícil de ler
Num recente estudo publicado na revista "Cognition", psicólogos de Princeton e da Universidade de Indiana fizeram 28 homens e mulheres ler sobre três espécies de alienígenas --cada um com sete características, como "possui olhos azuis" e "se alimenta de pétalas e pólen".
Metade dos participantes estudou o texto na fonte Arial tamanho 16, e a outra metade em Comic Sans MS ou Bodoni MT tamanho 12. As duas últimas são relativamente desconhecidas e mais difíceis para o cérebro processar.
Após uma rápida pausa, os participantes fizeram uma prova. Aqueles que haviam estudado nas fontes de leitura difícil obtiveram resultados melhores do que os outros --em média, 85,5% a 72,8%.
Para testar o conceito na sala de aula, os pesquisadores conduziram um grande experimento, envolvendo 222 alunos numa escola pública de Chesterland, Ohio.
Um grupo recebeu todo seu material complementar para os cursos de inglês, história e ciência alterado para uma fonte incomum, como a Monotype Corsiva. Os outros estudaram com o material de sempre.
Após o término das aulas, os pesquisadores avaliaram os exames relevantes de cada sala. Conclusão: alunos que usaram o material com letras estranhas tiveram resultados significativamente melhores do que os outros, em todas as disciplinas --particularmente em física.
Um outro estudo a ser publicado neste ano na revista "Psychological Science", conduzido pelo psicólogo Nate Kornell, do Williams Colleg, reuniu participantes que estudaram uma lista de palavras impressa em fontes de variados tamanhos e julgaram a probabilidade de se lembrarem delas num teste posterior.
Eles se sentiram mais confiantes em lembrar das palavras impressas em letras grandes, avaliando o tamanho da fonte (facilidade de processamento) como mais importante para a memória --mais importante até mesmo do que a prática repetida. Mas experimentaram exatamente o oposto. Em testes reais, o tamanho da fonte não fez nenhuma diferença, afirma o estudo.

Fonte: Folha de São Paulo

Imagem: Margaret Riegel/The New York Times