Michael Merzenich sobre plasticidade cerebral

Translated into Portuguese (Brazil) by Eduardo Schenberg
Reviewed by Fabio Ceconello
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Esta máquina, que todos temos dentro do crânio, me lembra de um aforismo de Woody Allen que pergunta sobre qual a melhor coisa pra se ter na cabeça É esta máquina É construída para mudar. É totalmente feita para mudar Nos confere a habilidade de fazer coisas amanhã que não podemos fazer hoje e hoje o que não podíamos fazer ontem E é claro que nasce estúpido

A última vez que você esteve com um bebê -- Esta é minha neta Mitra Não é fabulosa? (risos) Mas quando ela nasceu apesar do fato de que seu cérebro vinha progredindo em seu desenvolvimento por meses antes, com base nas experinências dentro do útero Apesar disso, ela tinha poucas habilidades assim como qualquer recém-nascido no nascimento após um período de gestação normal. Se nós avaliássemos suas habilidades perceptuais, veríamos que são rudimentares Não há indicação clara de haja algum pensamento acontecendo Na realidade há pouca evidência de que haja qualquer habilidade cognitiva num bebê rescém-nascido Eles não respondem a muita coisa Na verdade não há muita indicação de que de fato haja alguém a bordo (risos) e eles podem controlar seus movimentos apenas de maneira primitiva, muito limitada

São necessários muitos meses antes que esse bebê possa fazer algo simples como se esticar e pegar algo de maneira voluntária e levar geralmente, à boca E mais alguns meses e vemos uma progressão contínua da evolução dos primeiros movimentos Pra se virar, sentar e engatinhar levantar e andar antes de chegarmos neste momento mágico no qual podemos nos mover no mundo Mas quando olhamos pro cérebro Vemos um avanço considerável Nesta idade o cérebro pode realmente armazenar Ele armazena, registra, e pode facilmente evocar o significado de milhares dezenas de milhares de objetos ações e suas relações no mundo E estas relações podem ser construídas de centenas de milhares, potencialmente milhões de maneiras Nesta idade o cérebro controla habilidades perceptuais refinadíssimas E tem de fato um repertório crescente de habilidades cognitivas O cérebro é uma máquina de pensar E a esta idade não há dúvidas de que neste cérebro há alguém a bordo E na verdade nesta idade está substancialmente controlando seu próprio desenvolvimento E nesta idade vemos uma evolução marcante na capacidade de controlar movimento

O movimento avançou a tal ponto que é possível realizar sequências simultâneas, de maneiras complexas como é necessário para, por exemplo jogar algo complicado como futebol Este garoto pode manter a bola na cabeça E de onde ele vem, São Paulo, Brasil, cerca de 40% dos garotos desta idade conseguem fazer isso Você poderia ir nas comunidades de Monterey, e você teria dificuldades de encontrar um garoto que faça isso E se você encontrar, provavelmente ele é de São Paulo (risos)

Isto é outra maneira de dizer que nossas capacidades e habilidades são na maior parte moldadas pelo ambiente O ambiente também inclúi nossa cultura contemporânea que desafia nosso cérebro Porque o que fizemos em nossa evolução pessoal é construir um largo repertório de habilidades específicas que são particulares de nossas histórias individuais E de fato resultam numa maravilhosa diferenciação do ser humano De modo que não há dois de nós que sejam iguais Cada um de nós tem uma série diferente de capacidades e habilidades adquiridas que derivam da plasticidade, a adaptabilidade dessa máquina realmente adaptativa No cérebro adulto, é claro que construímos um largo repertório de habilidades e destrezas aperfeiçoadas que podemos desempenhar mais ou menos automaticamente de memória e isso nos define como criaturas agentes, pensantes e em movimento

É isto que estudamos Sendo cientistas nerds de laboratórios universitários examinando o cérebro de animais como ratos ou macacos ou desta criatura particularmente curiosa uma das mais bizarras formas de vida na Terra para ajudá-los a aprender novas capacidades e habilidades E tentamos rastrear as mudanças que ocorrem conforme a nova habilidade é desempenhada Na verdade fazemos isso em indivíduos de qualquer idade, em todas estas espécies diferentes Isto é, da infância até o adulto e a velhice Então poderíamos pegar um rato, por exemplo para aprender uma nova habilidade que poderia envolver o uso da pata para dominar certa tarefa particular de pegar algo Assim como poderíamos examinar uma criança e sua capacidade de adquirir certas destrezas ou a habilidade mais geral de conseguir realizar algo como a leitura Ou pode-se observar um indivíduo mais velho que dominou um conjunto completo de habilidades relacionadas a ler partituras musicais ou desempenhar os atos mecânicos que se aplicam ao desempenho musical

Destes estudos definimos duas grandes épocas da história plástica do cérebro A primeira época é comumente chamada de "Período Crítico" E é o período no qual o cérebro está definindo sua forma inicial, sua maquinaria básica de processamento É na verdade um período de mudanças radicais no qual não se requer o aprendizado, per se, para direcionar a diferenciação inicial da maquinaria do cérebro Tudo que se necessita, por exemplo na audição, é exposição ao som E o cérebro está na verdade à mercê do ambiente sonoro no qual se desenvolve Então posso criar um animal em um ambiente no qual há ruído sem significado Um repertório sonoro que eu inventei Que faço apenas por exposição, de maneira artificialmente importante para aquele animal e seu cérebro juvenil E o que vejo é que o cérebro desse animal organiza o processamento inicial daquele som de maneira idealizada, dentro dos limites de sua capacidade de processamento para representá-lo de maneira organizada O som não precisa ser significativo pro animal Poderia criar o animal com algo hipoteticamente valioso como sons que simulam os sons da língua nativa de uma criança E vemos que o cérebro desenvolve um processamento especializado para aquele padrão complexo, um repertório de sons Na verdade há um exagero na separação da representação em termos neurais multi-dimensionais

Ou posso expor o animal a um som completamente sem significado e destrutivo Posso criar o animal sob certas condições que seriam equivalentes a criar um bebê sob um ventilador de teto moderadamente barulhento na presença contínua de barulho E quando faço isso, na verdade o cérebro se especializa em ser um mega processador daquele som sem sentido E então frustrei sua habilidade de representar sons significativos, como consequência Tais coisas realmente ocorrem na história incial de bebês E podem explicar, por exemplo, a linda evolução do processamento específico de uma língua que ocorre normalmente nos bebês E isto também mostra o desenvolvimento de processamento deficiente em uma parcela substancial de crianças que, por consequência, são mais limitadas em suas habilidades linguísticas na vida adulta

Mas nesse período inicial da plasticidade o cérebro na verdade muda independente de um contexto de aprendizagem Não preciso prestar atenção ao que escuto As informações que chegam não precisam ser relevantes Não preciso estar num contexto comportamental Isto é necessário para que o cérebro defina seu processamento para poder agir diferencialmente, para poder ser seletivo para que a criatura que o usa, que o carrega, possa começar a operar de maneira seletiva Na próxima grande época da vida, que é a maioria da vida O cérebro está na verdade redefinindo a maquinaria enquanto domina um vasto repertório de habilidades e destrezas E nesta época que se estende do final do primeiro ano até a morte Está na verdade fazendo isso sob controle comportamental Isto é, o cérebro tem estratégias que definem o quão significativo é um estímulo que chega a ele E está focado, habilidade após habilidade, destreza após destreza, sob controle atencional específico É uma função que depende de um objetivo em um comportamento ser atingido ou se o indivíduo é recompensado no comportamento Isto é na verdade muito poderoso Esta capacidade de plasticidade por toda a vida, para mudar o cérebro é expressa poderosamente É a base de nossa real diferenciação de um indivíduo para outro Você pode olhar no cérebro de um animal que está envolvido em uma tarefa específica e testemunhar ou documentar esta mudança em vários níveis

Então este é um experimento muito simples Foi na verdade feito há 5 anos em colaboração com cientistas da Universidade de Provence em Marseilles Um experimento muito simples no qual um macaco foi treinado em uma tarefa que envolve manipular uma ferramenta que é quivalente em dificuldade a uma criança aprendendo a manipular uma colher O macaco realmente domina a tarefa em mais ou menos 700 tentativas Então no começo o macaco não podia fazer isto de maneira alguma Acertava uma a cada oito tentativas, mais ou menos Eram tentativas elaboradas Cada uma diferente da outra Mas o macaco gradualmente desenvolveu uma estratégia E cerca de 700 tentativas depois o desempenho do macaco é infalível, nunca erra Ele consegue pegar comida com essa ferramenta todas as vezes Neste ponto a tarefa é desempenhada de maneira incrivelmente estereotipada Regulada de maneira linda, e repetidamente, tentativa após tentativa

Podemos olhar pro cérebro do animal E vemos que está distorcido Podemos rastrear essas mudanças, e o fizemos em muitos comportamentos ao longo do tempo E é assim que vemos esta distroção representada no mapa da pele da mão do macaco Este é um mapa, mais abaixo da superfície do cérebro, no qual, em um experimento muito elaborado, reconstruímos as respostas localização por localização num mapeamento detalhado das respostas dos neurônios Aqui vemos uma reconstrução de como a mão é representada no cérebro Na verdade distorcemos o mapa, pelo exercício E isto está indicado em rosa. Temos um par de superfícies das pontas dos dedos que é maior São justamente esses que o macaco usou para manipular a ferramenta Se olharmos para a seletividade de respostas no córtex do macaco vemos que o macaco na verdade mudou as características de filtragem que representam os estímulos vindos da pele das pontas dos dedos que estão envolvidos na tarefa Em outras palavras, ainda há uma única representação, muito organizada, da superfície da pele das pontas dos dedos nestas áreas corticais Nós temos igual ao macaco Mas agora está representado de maneira mais fina O macaco está recebendo mais informação detalhada destas superfícies E isto é desconhecido, sequer suspeitado, talvez por você, como parte da aquisição desta habilidade

Na verdade olhamos em várias áreas corticais diferentes enquanto o macaco aprendia a tarefa e para cada uma ocorrem mudanças específicas para aquela habilidade Então podemos olhar para a área cortical que representa estímulos que controlam a postura do macaco Olhamos para áreas específicas que controlam movimentos e as sequências de movimentos que são necessárias ao comportamento, e por aí vai. São todas remodeladas. Todas se tornam especializadas para a tarefa em questão Há 15 ou 20 áreas que mudam especificamente quando você aprende algo simples como isso E isto representa para o seu cérebro mudanças maciças Representa a mudança de maneira confiável através da mudança de dezenas de milhões possivelmente centenas de milhões de neurônios no cérebro Representa mudanças de centenas de milhões, talvez bilhões de conexões sinápticas no seu cérebro Isto é construído por mudanças físicas E o nível de construção que ocorre é maciço Pense sobre as mudanças que ocorrem no cérebro de uma criança através de sua aprendizagem de sequências de movimentos genéricos Ou adquirindo habilidades de suas línguas nativas As mudanças são enormes

É tudo sobre representações seletivas de coisas que são importantes para o cérebro Porque na maior parte da vida do cérebro isto está sobre controle do contexto comportamental É o que você presta atenção É isto que é recompensador para você É o que o cérebro interpreta como positivo e importante pra você Está tudo no processamento cortical e na especialização do prosencéfalo É isto que está por trás da sua especialização É por isto que você, nas suas muitas habilidades e destrezas é um especialista único Um especialista que é vastamente diferente nos detalhes físicos do seu cérebro do cérebro de um indivíduo 100 anos atrás Enormemente diferente nos detalhes do cérebro de um indivíduo médio a 1000 anos atrás Agora, uma das características deste processo de mudança é que a informação está sempre relacionada a outros estímulos que estão ocorrendo ao mesmo tempo, no mesmo contexto E isto porque o cérebro está construindo representações de coisas que estão correlacionadas em pequenos momentos no tempo e que se relacionam em pequenos momentos de tempo sucessivo O cérebro está registrando toda informação e dirigindo toda a mudança num contexto temporal O contexto absolutamente mais poderoso que já ocorreu no seu cérebro, é você Bilhões de eventos ocorreram na sua história que estão relacionados no tempo a você mesmo como recebedor ou você como o ator, como o pensador você que se move Bilhões de vezes pequenas sensações chegam da superfície do seu corpo que estão sempre associadas a você como o recebedor e isto resulta na sua incorporação. Você é construído destes bilhões de eventos É construído, criado no cérebro E é criado no cérebro por mudanças físicas É uma coisa maravilhosamente bem construída que resulta em formas individuais porque cada um de nós tem histórias muito diferentes E experiências variadas que impulsionam esta incrível diferenciação do ser, da personalidade

Então usamos esta pesquisa não apenas para tentar entender como uma pessoa normal se desenvolve e elabora suas habilidades e destrezas mas também para entender as origens da deficiência, e as origens das diferenças e variações que podem limitar as capacidades de uma criança ou adulto Vou falar sobre o uso destas estratégias para na verdade projetar abordagens baseadas na plasticidade cerebral, para corrigir a maquinaria de uma criança incrementando a competência da criança como usuário da linguagem e portanto, como leitor. E vou falar de experimentos que envolvem a ciência do cérebro de verdade Em primeiro lugar, para entender como isso contribui para a perda de função durante o envelhecimento Depois usando uma abordagem dirigida vamos tentar diferenciar a maquinaria para restaurar funções na velhice

Então o primeiro exemplo que vou mostrar se relaciona com crianças com deficiências de aprendizagem Agora temos muitas evidências na literatura que demonstram que o problema fundamental que ocorre na maioria das crianças que têm deficiencias de linguagem logo ao início e que vão sofrer para aprender a ler é que o processador de linguagem foi criado de maneira defeituosa E a razão para isso é que no início da vida desse bebê o processo é ruidoso É simples assim É um problema de proporção do sinal para o ruído, OK? E há muitas coisas que contribuem para isso Há muitas deficiências herdadas que poderiam fazer o processo ruidoso Mas eu poderia dizer também que o processo ruidoso ocorre com base na informação fornecida pelo mundo, pelos ouvidos

Se -- aqueles mais velhos na platéia sabem que quando eu era criança nós pensávamos que bebês nascidos com lábio leporino eram diagnosticadas com retardo mental. Nós sabíamos que eles seriam cognitivamente lentos Sabíamos que eles teriam dificuldades para desenvolver as habilidades linguísticas normais E sabíamos que eles teriam dificuldades para aprender a ler A maioria fracassaria na vida intelectual e acadêmica Isso desapareceu. Não existe mais esta fraqueza herdada, esta condição hereditária evaporou. Não ouvimos mais falar disto. O que aconteceu? Bem, foi um cirurgião Holandês que entendeu, há 35 anos, que se você consertar o problema suficientemente cedo quando o cérebro ainda está no período inicial de plasticidade podendo adequar sua maquinaria apropriadamente durante este período inicial de plasticidade, nada daquilo acontece O que você está modificando ao operar o lábio leporino para corrigí-lo? Basicamente você está abrindo os tubos que drenam flúido do ouvido médio que estavam completamente cheios Todos os sons que a criança ouve estão abafados Estão degradados Neste caso a língua materna da criança não é Inglês Nem japonês É inglês abafado, japonês degradado É lixo E o cérebro se especializa para isto Cria uma representação de línguagem lixo E a criança emperra nisto

Portanto o lixo não ocorre somente no ouvido também ocorre no cérebro O cérebro pode ser ruidoso. É comum ser ruidoso Há muitos problemas hereditários que podem torná-lo ruidoso E a língua materna para uma criança com um cérebro assim está degradada Não é inglês, é inglês ruidoso E isto resulta na representação deficiente dos sons das palavras, anormais, uma estratégia diferente, por uma máquina que tem constantes espaciais diferentes E você pode olhar para o cérebro de uma criança assim e registrar estas constantes de tempo Elas são uma ordem de magnitude maior quase 11 vezes mais longas, na média do que as crianças normais Constantes de espaço são cerca de 3 vezes maiores Tal criança irá ter prejuízos de memória e cognição neste domínio Claro que terão. Porque como receptores de linguagem, elas estão recebendo e representando o que recebem E esta representação é ruim E então terão deficiências de leitura Porque leitura depende da tradução dos sons das palavras¼ para esta representação ortográfica ou visual Se você não tem uma representação cerebral dos sons das palavras esta tradução não faz sentido E você terá uma neurologia correspondentemente anormal

Então estas crianças irão, avaliação após avaliação, de suas capacidades de linguagem, de leitura -- documentamos esta neurologia anormal O ponto é que você pode tirar o cérebro desta situação Uma maneira de pensar sobre isto é que você pode re-refinar a capacidade de precessamento da maquinaria mudando-a Mudando os detalhes. Leva na média 30 horas E já fizemos isso com quase 430.000 crianças Na verdade, cerca de 15.000 crianças estão sendo treinadas enquanto conversamos E quando você vê os impactos, são substanciais

Então aqui temos a distribuição normal Estamos mais interessados nestas crianças aqui, do lado esquerdo da distribuição Isto é de cerca de 3.000 crianças Você pode ver que a maioria das crianças do lado esquerdo da distribuição estão indo para o meio ou para a direita Isto é numa avaliação de suas capacidades gerais è como um teste de QI para linguagem O impacto na distribuição, se treinarmos todas as crianças nos EUA, seria mover toda a distribuição para a direita e deixá-la mais estreita Isto é um impacto considerável

Pense numa turma de crianças na aula de linguagem pense nas crianças do lado lento da turma temos o potencial de ajudar a maioria delas a chegar ao meio ou ao lado direito Adicionalmente ao treinamento linguístico correto, também há melhoras de memória e cognição fluência do discurso e na produção do discurso, E uma habilidade importante dependente da linguagem é alcançada -- a leitura. E isto, em larga escala, conserta o cérebro Você pode olhar para o cérebro de uma criança em uma variedade de testes que os cientistas tem em Stanford no MIT, na UCSF, na UCLA etc E crianças desempenhando vários comportamentos de linguagem ou de leitura você vê, na maioria, para a maioria deles, as respostas neurais, completamente anormais no inicio, sendo normalizadas pelo treinamento

Também podemos pegar a mesma abordagem para corrigir problemas do envelhecimento Quando novamente a maquinaria está deteriorando esta perdendo competência O ruído está aumentando no cérebro E a modulação e controle da aprendizagem estão deteriorando E você pode analisar o cérebro deste indivíduo e testemunhar uma mudança nas constantes de espaço e tempo com as quais, por exemplo, o cérebro está representando a linguagem Assim como o cérebro saiu do caos no início, está retornando ao caos no fim Isto resulta em declínio da memória cognição e habilidades posturais e agilidade Acontece que você pode treinar o cérebro de um indivíduo, é uma população pequena de indivíduos, que treina intensamente por cerca de 30 horas Estão entre 80 e 90 anos

E o que se vê é uma melhora substancial na memória imediata ou sua habilidade de lembrar coisas após um intervalo ou sua habilidade de controlar a atenção suas habilidades de linguagem, visuais e espaciais O índice neuropsicológico geral destes indivíduos desta população que foram treinados é cerca de dois desvio-padrão Isto significa que se você está do lado esquerdo da distribuição, e estou analisando sua habilidades neuropsicológicas, a pessoa média foi para o meio ou para o lado direito da distribuição Significa que para a maioria das pessoas com risco de senilidade estarão protegidas mais ou menos imediatamente

Minhas preocupações são tentar resgatar cidadãos idosos de maneira mais completa, e em maiores números Porque acredito que isso pode ser feito nesta área em larga escala E o mesmo para crianças meu maior interesse é como elaborar esta ciência para corrigir outras mazelas Estou especificamente interessado em coisas como autismo, paralisia cerebral, estas grandes catástrofes da infância e na velhice condições como Parkinsonismo e em outras debilitações como Esquizofrenia

Suas preocupações com relação a esta ciência, é como manter sua maquinaria de aprendizagem funcionando bem E é claro, uma vida boa na qual aprendizagem é uma parte constante, importante Mas também no seu futuro está a aeróbica cerebral Se prepare para isso. Será parte da vida de todos, em um futuro não distante Assim como exercício físico é parte de qualquer vida organizada no período contemprâneo A outra maneira pela qual consideraremos esta literatura e ciência que é importante para você é uma consideração de como se educar Agora que você sabe, agora que a ciência mostrou que você está no comando, que está sob seu comando, sua felicidade, seu bem estar, suas habilidades e capacidades são capazes de modificação, melhoramento contínuo e você é o agente responsável Claro que muitas pessoas ignoram este conselho Passará muito tempo até que elas realmente entendam (risos) Mas isto é outra questão e não tenho culpa OK, obrigado. (aplausos)