Mapeamento Do Cérebro Segundo A Tecnologia Pet E As Emoções

O Cérebro: Como ele faz seu trabalho Por Carla Piper, Ed. D. Traduzido do original em Inglês pelo Prof. Sylvio Silveira Santos

2009

Fatos Sobre o Cérebro  Pesa aproximadamente 3 libras  Maior parte é água - 78%  Gorduras - 10%  Proteinas - 8%

 Macio o suficiente para ser cortado com uma faca de cozinha  Componentes do tamanho de uma laranja  Do lado de fóra do cérebro encontramos  Convoluções ou dobras  Dobras e reentrâncias como partes do córtex  As dobras da superfície permitem que o córtex tenha uma maior extensão

O Sistema Nervoso

 A estrutura do cérebro compõe uma parte crítica do sistema nervoso  As células nervosas, se fossem ligadas sequencialmente uma após as outras, chegariam a um comprimento de cerca de 1.6 milhão de Km. de fibras nervosas!  Estas células ocupam a maior área do córtex do que em qualquer outra espécie, possibilitando aos humanos flexibilidade na aprendizagem.  O cérebro consome cerca de 20% da energia do corpo.  Utiliza cerca de 1/5 de todo o oxigênio do corpo.  Consome cerca de 8 galões de sangue por hora. A ele são fornecidos nutrientes como glicose, proteinas, traços de outros elementos e oxigênio.  O cérebro necessita do equivalente a 8 -12 copos de água por dia para funcionamento adequado.

Neurociência

 A tecnologia pavimentou o terreno para se compreender como o cérebro trabalha.  Possibilitou aos pesquisadores a compreensão, visão e o conhecimento do funcionamento do cérebro e de todas as suas estruturas dinâmicamente, em tempo real.  Foram desenvolvidos scanners para mapeamento de todo o cérebro – Tecnologias para captura de imagens cerebrais dinâmicas:  Imagens por meio de Ressonância Magnética (MRI)  Imagens através de Tomografia por Emisão de Pósitrons, (PET).  Usa-se neste caso glicose radioativa para se determinar as atividades em diferentes partes do cérebro  Electroencefalografia (EEG) – Eletrodos fornecem leituras relativas a sinais elétricos externos emitidos pelo cérebro

Dois Hemisférios Cerebrais: Esquerdo e Direito  Hemisfério Esquerdo  Processa informações fragmentadas mas as pode colocar seqüencialmente  Os músicos e concertistas executam música processando e utilisando o hemisfério esquerdo

 Hemisfério Direito  A música e a arte tem sido consideradas particularidades do hemisfério direito. No entanto, músicos treinados usam o hemisfério esquerdo e novatos e inexperientes usam o hemisfério direito.  Matemáticos, pessoas habituadas a resolver problemas e jogadores de xadrez usam o hemisfério direito mais intensamente. Iniciantes nestas áreas usam mais o hemisfério esquerdo.

Hemisférios Esquerdo e Direito  Feixes de Fibras Nervosas  Fazem a conexão entre os hemisférios direito e esquerdo  Permitem a cada lado do cérebro trocar informações mais livremente

 Pesquisas recentes mostram que o antigo conceito de se dividir o cérebro em direito/esquerdo está ultrapassado  Sites sobre Neurosciências para jovens:  http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html  http://faculty.washington.edu/chudler/split.html

Os Lóbulos  Lóbulo Frontal  Área no entorno da testa  Está envolvido em atos volitivos e objetivos como julgamentos, criatividade, resolução de problemas e planejamento.

 Lóbulo Parietal  Área trazeira superior do cérebro  Realiza o processamento de funções sensoriais elevadas e de funções relacionadas à linguagem

 Lóbulo Temporal  Engloba as partes esquerda e direita sobre e em torno das orelhas  Tem função prioritária na audição, memória, significado das palavras e linguagem.  Existe sobreposição parcial destas funções nos lóbulos citados acima.

 Lóbulo Ocipital  Situa-se na parte trazeira do cérebro  Sua responsabilidade principal: visão  

Videos Sobre a Constituição do Cérebro http://www.bic.mni.mcgill.ca/demos/animal/  Constituição em camadas por meio de uma seqüência de mapas anatômicos e probabilísticos em 3D.  Ordem:  Tálamo.  Putamen, Caudate e Insula  Cerebelo  Lóbulos Temporais  Lóbulos Ocipitais  Lóbulos Parietais  Lóbulos Frontais

Aprendendo sobre Alterações no Cérebro  Qualquer tipo de estímulo ao cérebro dá início ao processo de aprendizagem.  O estímulo é selecionado e processado em diferentes níveis.  O resultado disto é a formação de memórias (lembranças).   Com o estímulo, já tendo anteriormente aprendido a fazer algo, somos levados a fazer alguma coisa nova com base na experiência adquirida.  O estímulo referente a se fazer algo novo pode ser recohecido na imagem escaneada do cérebro.  Uma vez aprendida uma certa tarefa, o brilho da zona iluminada no cérebro escaneado diminui.

Atividade Cerebral Segundo a Idade Estágios de Desenvolvimento Cerebral Segundo a Idade a Partir do Primeiro ano de Vida

O Cérebro em Repouso  O escaneamento PET mostra ao lado algumas das funções cerebrais.  São mostradas quatro fatias do mesmo cérebro  Diversas funções cerbrais ativas são mostradas, principalmente em vermelho  O escaneamento do cérebro em repouso não mostra as manchas vermelhas

http://www.crump.ucla.edu/software/lpp/clinpetneuro/function.html

Atividade de Audição  À direita temos imagens de uma pessoa ouvindo música.  A imagem PET mostra intensa atividade no córtex auditivo, assinalada pela seta vermelha.  O estímulo não verbal (música) ativa predominantemente o hemisfério nãodominante (hemisfério direito).  No entanto, a estimulação simultânea de linguagem e música causa uma ativação bilateral acentuada do córtex auditivo.

Atividade Visual  Imagens à direita mostram uma pessoa submetida a estímulos visuais tanto de cores quanto de figuras a ela apresentadas.  A imagem PET (Positron Emission Tomography) mostra atividades aumentadas na área do córtex visual (seta vermelha na segunda imagem).  A região que apresenta atividades aumentadas corresponde ao córtex visual.

Atividade do Pensamento

 A atividade do pensamento leva a um aumento significativo da utlização da área frontal do córtex (imagem PET)  A atividade do pensamento está asinalada pela seta vermelha na terceira imagem

Atividade da Memória  A pessoa sendo examinada é solicitada a gravar mentalmente uma imagem para que esta seja recuperada no futuro.  Pela imagem PET nota-se com isto uma atividade aumentada na formação do hipocampo (setas vermelhas).  A região indicada é aquela envolvida na aprendizagem e na memória.  O Hipocampo integra a informação sensorial juntamente com a amigdala

Atividade Motora ou Cinestésica

Cerebellum

 A estimulação motora do cérebro está sujeita a altos e baixos, dependendo do órgão motor envolvido.  No escaneamento ao lado, a tarefa motora relativa ao movimento do pé direito causou:  Atividade metabólica cortical da faixa motora esquerda (seta horizontal)  Atividade motora suplementar do córtex motor (seta vertical, parte superior).

Tálamo  O tálamo é freqüentemente considerado como a séde séde da consciência individual – o “Você"  Consiste de faixas estreitas dispostas através da parte superior interna, no meio do cérebro.  Córtex Sensorial – Monitora receptores situados na pele  Córtex Motor – É necessário para a realização de movimentos

 Cerebelo  Termo originário da palavra latina Cerebellum, que significa “pequeno cérebro"  Situa-se na parte posterior inferior do cérebro  É responsável pelo equilíbrio, postura, movimento motor e por algumas áreas relativas a cognição  Admite-se presentemente que inclua também traços essenciais de memória de longo termo para aprendizagem motora

O Sistema Límbico – Centro das Emoções  A amigdala controla a maior parte das atividades afetivas como a amizade, amor e afeição, a expressão das emoções e, principalmente, do medo, raiva e agressão.  O hipocampo é particularmente envolvido com o fenômeno da memória, especialmente com a formação da memória de longo prazo.  Tálamo – é responsável por conexõe entre os diversos órgãos do sistema  Hipotálamo – nele ocorrem manifestações sintomáticas e a expressão das emoções  Haste do Cérebro (Brain Stem) – séde de reações emocionais reflexas

Duas Espécies de Células no Cérebro  Glia – (do Grego, significa cola)    

90% das células do cérebro  Conhece-se pouco sobre as células gliais  Não tem um corpo celular Sabe-se que auxiliam na remoção de células mortas e dão suporte estrutural

 Neurônios (O termo origina-se do Grego significando Fio Encurvado)  Existem cerca de 100 bilhões de neuronios no cérebro humano  Os neurônios são essenciais para realização do trabalho de cérebro  Consistem de um corpo celular compacto, de ramificações dentríticas e de axônios.

Neurônios

 Neurônios (células nervosas) estabelecem conexões entre as diversas partes do cérebro.  A informação é transportada no interior do neurônio por pulsos elétricos e transmitida através da fenda sináptica de um neurônio para outro por meio de mediadores químicos denominados neurotransmissores  O aprendizado é uma função crítica dos neurônios.

Dendritas e Axônios

 A ramificação dendrítica ajuda a estabelecer conexão entre as células.  Tão logo uma célula se conecte com outras células, a sinapse ocorre.  O aprendizado, a leitura e o treinamento de uma pessoa podem contribuir para aumento de suas conexões sinápticas, as quais surgem depois do exercício destas atividades.  O aprendizado com a leitura repetitiva faz com que percursos neurais mais eficientes se deem atravéz da mielinização (substâncias gordurosas formadas em tormo de axônios)  Músicas e o cérebro – Veja-se em: http://faculty.washington.edu/chudler/songs.html

Conectividade Sináptica

 A taxa relativa de glicose está relacionada à complexidade dendrítica dos neurônios corticais.  O aumento da glicose pode ocasionar aumento da densidade capilar no córtex frontal humano durante um período de sua administração.  O decréscimo da taxa de metabolismo da glicose no adulto pode se refletir em uma redução acentuada da taxa de conectividade neural, levando a uma estabilização seletiva das conexões neurais remanescentes.

A Vida Secreta do Cérebro PBS Web - http://www.pbs.org/wnet/brain/index.html

A Fala

Área de Broca:   

Situa-se no lóbulo frontal esquerdo Controla aprodução da fala e seus sons Situa-se próxima das áreas motoras

Área de Wernicke:  Lóbulo temporal esquerdo  Obtém o significado das palavras e sentenças  Transforma as idéias em palavras e sentenças

O Cérebro Complexo

Audição, Cinestesia e Visão

Os Cinco Sentidos Vendo, Ouvindo e Cheirando o Mundo “Tudo o que sabemos acerca do mundo nos chega através dos sentidos. Tradicionalmente, pensávamos que havia apenas cinco sentidos — a vista, a audição, o tato, o cheiro e o paladar.  Hoje, no entanto, pesquisas científicas mostram que outros tipos de sentidos e sensações estão presentes, como a dor, a pressão, temperatura, posição das juntas, sensação da musculatura e movimentos, mas estes sentidos estão geralmente incluídos na categoria "tato." (As áreas do cérebro envolvidas são denominadas “áreas somatosensoriais”)"

Howard Hughes Medical Center  http://www.hhmi.org/senses/  

Ouvido (Audição)  As ondas sonoras entram pelo canal auditivo e acionam o tambor do ouvido.  Isto povoca vibrações do tambor.  Três ossos muito delicados no meio do ouvido fazem conexão do tambor vibrante com a parte interna do ouvido.  O último destes ossos está conectado com um osso mais delicado ainda, que se parece com uma casca de caramujo, mas é do tamanho de uma ervilha,denominado cochlea.  A cochlea é cheia de um líquido que transporta as vibrações para centenas de fios (cílios) extremamente finos.  Cada célula ali existente é sintonizada para captura de determinada freqüência sonora.  Quando estes pequenos cílios se movimentam no fluido, transportam uma mensagem para o nervo conectado ao cérebro, no qual é repoduzido aquilo que se ouve.  

Referência: http://www1.mydr.com.au/default.asp?article=3361

Tour Virtual do Ouvido! http://kidshealth.org/misc_pages/bodyworks/ear.html http://www.kidshealth.org/kid/body/ear_SW.html

Linguagens e Imagens da Mente

Processamento da Linguagem  Como é a execução de uma tarefa sem nenhuma prática  As regiões amarela e vermelha da figura indicam pontos em regiões mais “quentes” – de alta atividade celular  O paciente, neste caso, não tinha prática de aprendizado das palavras ou da linguagem.  São mostradas, no entanto, atividades intensas no lóbulo temporal responsável pela percepção auditiva  Pode-se notar que o córtex pré-frontal é responsável pela compreensão da linguagem.

 Imagem de baixo: a mesma tarefa após a prática  O mesmo indivíduo após ter aprendido a palavra ou frase está agora pronunciando-as.  Note-se a concentração das cores do PET na área cortical de Broca, que é responsável pelo controle motor da voz  OBS: As imagens acima mostram o funcionamento do cérebro em tempo real.

A Música e o Cérebro  Uma música familiar ativa a área de Broca (hemisfério esquerdo)  Notas rítmicas são ativadas tanto na área de Broca como no cerebelo  A harmonia em geral ativa o lado esquerdo do cérebro mais do que o lado direito do córtex temporal inferior.  O timbre ativa o hemisfério cerebral direito. É o único elemento musical que consegue fazê-lo  Os agudos geralmente ativam uma área que se situa na parte posterior esquerda do cérebro - o precuneus.  Uma melodia ativa os dois lados do cérebro.  Audição composta – Hemisférios Esquerdo e Direito do Cérebro - compõem a Região de Audição do Cortex  Compreensão da letra de músicas – Dá-se na Área de Wernicke

A música é processada de formas diferentes para diferentes pessoas, dependendo da espécie de música e de sua formação musical.

O “Olhar da Mente” Para as Emoções “A música penetra no cérebro mais profundamente do que se imagina, indo além das camadas externas do córtex auditivo e visual, alcançando o sistema límbico, que controla nossas emoções. As emoções geradas produzem um grande número de respostas fisiológicas. A tristeza, por exemplo, automáticamente provoca lentidão das pulsações, eleva a pressão, provoca queda da conditividade da pele e um aumento da temperatura. O medo aumenta a taxa de batimento cardíaco; momentos de felicidade nos fazem respirar mais rápido.”

From Music and the Brain: Processing and Responding: http://serendip.brynmawr.edu/bb/neuro/neuro99  

O Impacto Emocional da Música  A música modula nossas respostas corporais ao stress, podendo ampliar ou reduzir os seus níveis.  A música é um forte e poderoso instumento para alteração do humor e do comportamento.  A música fortalece nosso sistema imunológico e contribui para aumento de nosso bem estar.   Os sons estabelecem a conexão com os sistemas simpático e para-simpático do sistema nervoso (resposta stress/distress).    A música também pode afetar o fluxo sanguíneo em nosso corpo.

As ondas Cerebrais Brainwave

Cycles Per Second (CPS)

Brainwave Activity

1-4 cps

deep sleep state

4-7 cps

twilight zone - half awake and half asleep

8-12 cps

relaxed alertness, reflection, calm, prepared

12-25 cps

busy classroom activities, discussion

                                                                                   

                                                                                     

                                                                                    Super Beta (no example)

25+ cps

intensity, drama, exercise, simulations  

Impacto Emocional da Música  Existem evidências de que a música pode ser instrumento auxiliar na recuperação de pacientes.  Explanação possível – A música pode auxiliar o corpo em sua autosincronização, com seus mecanismos internos de regulação e equilíbrio (homeostase) , de vez que o corpo emite e responde emocionalmente a sons e vibrações.    Estado natural de repouso – É de 8 ciclos por segundo (8 cps) – correspondendo ao rítmo alfa das ondas cerebrais  Cada função de nosso corpo possue um padrão rítmico básico passível de alterações segundo uma taxa vibratória rítmica específica. Deste modo, pode-se impactar o comportamento de nossos nervos por meio de sons.  O corpo é mantido em funcionamento por meio de vibrações rítmicas.  Alterações em padrões de harmonia, seqüências tonais, padrões rítmicos podem afetar a saúde física e mental das pessoas.

O Controverso Efeito Mozart •

Segundo o The Mind Institute • • •

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http://www.mindinst.org/MIND3/indexresearchers.html Em 1993 foram feitas experiências com estudantes colegiais que ouviram a Sonata de Mozart para dois pianos em D Major (K.448) Houve melhoria da memória de curto-prazo e subsequente melhoria de seu raciocínio temporal-espacial (estruturação de imagem mental e pensamento antecipado relativo ao tempo e ao espaço, como o exigido em xadrez, música ou matemática). 1997 – Uma criança de 3 anos à qual se presenteou com um piano, após treinamento por seis meses ela mostrou uma melhoria incremental no raciocínio de longo prazo (Inteligência Espacial).

Onde consultar estudos sobre o Efeito Mozart http://www.mozarteffect.com/learn/read.html

 Resultados da Pesquisa  Foi relatada evidência em 26 de 27 análises que foram realizadas com fins de analisar a duplicação deste efeito.  Verificou-se que o efeito atinge também outras espécies (ocorre também no cérebro de ratos),   A música pode causar reações em cérebros de pessoas que sofrem de epilepsia conforme deemonstrado por meio de escaneamento PET (melhoria da percepção e raciocínio espacial)  O efeito se faz presente mesmo em pessoas leigas em matéria de educação musical e não depende do talento musical.  Estudos encefalográficos (EEG ) tem demonstrado sincronização melhorada das atividades de disparo neuronal no lóbulo frontal direito e nas áreas temporalparietal esquerda, em comparação com pessoas ouvindo uma história qualquer.

Demonstração de Música Japonesa Conheça Mo Kin – japonesinha de 3 anos: uma veterana musicóloga http://robpongi.com/pages/comboMOKINHI.html

Websites  Secret Life of the Brain (PBS) http://www.pbs.org/wnet/brain/index.html    Seeing, Hearing, and Smelling - http://www.hhmi.org/senses/   Neuroscience for Kids http://faculty.washington.edu/chudler/neurok.html  The Musical Brain http://faculty.washington.edu/chudler/music.html  Kidshealth - http://kidshealth.org/kid/  International Foundation for Music Research http://www.music-research.org/  Brain and Emotions Research http://www.news.wisc.edu/packages/emotion/  Songs for Teaching - Using Music to Promote Learning http://www.songsforteaching.com/index.html   NIEHS Kids' Pages - http://www.niehs.nih.gov/kids/music.htm 

Sites de Pesquisas Sobre Música

 Music and Literacy Articles http://www.menc.org/networks/genmus/litarticles.html  Musicality from Birth to Five http://music-research.org/Publications/V01N1_musicality.htm    Research on Music Teaching and Learning During Elementary School Years http://music-research.org/Publications/V01N1_research.html    Music and the Brain http://www.brainplace.com/bp/music/default.asp   Songs for Teaching Research Page http://www.songsforteaching.com/references.htm