Ligação de neurônios no cérebro pode chegar até 11 dimensões

REPRODUÇÃO DAS ESTRUTURAS CEREBRAIS (FOTO: PIXABAY)

Cientistas suíços conseguiram obter uma das mais complexas visões do neocórtex cerebral. O grupo utilizou a técnica matemática da topologia algébrica para conseguir mapear as dimensões do órgão e descobriu que ele é composto por estruturas geométricas que estendem-se em até 11 dimensões diferentes.O neocortex é a parte mais desenvolvida do cérebro, responsável por nossa razão e discernimento.

O objetivo dos pesquisadores da Blue Brain Project é montar uma reconstrução completa do cérebro humano utilizando um supercomputador. Para isso, eles fazem uso da topologia algébrica, uma técnica matemática que permite calcular as propriedades de um objeto ou espaço independente do seu formato.

Segundo os matemáticos, o método consegue discernir os detalhes do sistema neurológico cerebral ao mesmo tempo em que é capaz de capturá-lo em sua totalidade.  “Nós encontramos um grande número e variedade de conexões diretas entre neurônios e cavidades entre eles, algo que nunca foi visto antes em redes neurológicas, tanto biológicas quanto artificiais”, explicou a equipe em artigo publicado no periódico Frontiers of Computational Neuroscience.

Acredita-se que no interior do cérebro exista uma média de 86 bilhões de neurônios, todos com múltiplas ligações entre si. Foi observando a complexidade dessas ligações que os pesquisadores notaram a variedade de dimensões e formas geométricas formadas por eles.

De acordo com os cientistas, as associações neurais podem formar desde hastes (figura em uma dimensão) a pranchas (duas dimensões), cubos (três dimensões), caminhando para figuras cada vez mais complexas em quatro, cinco e até onze dimensões.

Apesar da conquista, os neurologistas explicam que ainda há muito trabalho pela frente. É preciso entender a correlação entre essas conexões e as tarefas cognitivas realizadas pelo cérebro, além do processo por trás da formação dessas formas tão complexas.

(com informações de ScienceAlert)

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É isto que acontece ao cérebro quando dorme pouco

Quanto maior é a privação do sono, maior é a atividade das sinapses.

© iStock

A incapacidade de raciocinar devidamente e o cansaço mental que se sente ao longo do dia depois de uma, duas, três ou mais noites mal dormidas não são apenas um resultado do sono que se tem e que vai aumentado.

Diz um recente estudo da Universidade Politécnica de Marche, em Itália, que estas e outras consequências da privação do sono (como o cansaço físico, irritação e apetite desmedido) são causadas pelo simples facto de o cérebro se comer a si mesmo quando as horas de sono necessárias não são garantidas.

A investigação, publicada na revista Journal of Neuroscience, teve por base a análise do cérebro de ratos de laboratório, que foram divididos em quatro grupos conforme o tipo de sono que tinham: sono regular, acordar espontâneo, privação de sono e privação crônica de sono.

A análise cerebral teve como objetivo medir as sinapses e ainda o processo celular no córtex frontal, tendo sido os astrócitos o tipo de células mais analisado e aquele que se mostrou mais determinante neste processo ‘canibal’ do cérebro. Na prática, quanto menos forem as horas de sono, maior é a tendência para estas células começarem a ser ‘engolidas’ pelas sinapses (zonas do cérebro ativas e que se localizam entre uma terminação nervosa e outros neurônios).

Diz o estudo que foi possível verificar que quanto maior é a privação do sono, maior é a atividade das sinapses. O mesmo foi possível verificar no que diz respeito às microgliócitos… o que não é bom sinal.

“Nós mostrámos pela primeira vez que parte das sinapses estão literalmente a comer os astrócitos por causa da falta de sono, disse ao New Scientist um dos autores do estudo, o médico italiano Michele Bellesi.

Este processo mostrou ser mais intenso nos casos de privação de sono crônica (isto é, quando uma pessoa está mais do que cinco dias sem dormir), contudo, o próprio estudo diz que não se trata de uma consequência tão penosa para o cérebro como pode soar, até porque pode ser vista como um mecanismo de limpeza dos “detritos” mais velhos do cérebro.

Contudo, os cientistas italianos destacam que a privação do sono é verdadeiramente penosa para a saúde, especialmente para a saúde mental, uma vez que o aumento da atividade dos microgliócitos pode desencadear uma série de problemas cognitivos, sendo conhecida a sua ligação com o aparecimento de Alzheimer, por exemplo.

Sons da natureza relaxam ajustando cérebro e corpo

O ruído suave de um riacho ou o som do vento nas árvores podem mudar fisicamente nossa mente e nossos sistemas corporais, ajudando-nos a relaxar.

Curiosamente, a intensidade das alterações na atividade do sistema nervoso se mostrou dependente do estado basal de cada participante.
[Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Sensações tranquilizadoras

O ruído suave de um riacho ou o som do vento nas árvores podem mudar fisicamente nossa mente e nossos sistemas corporais, ajudando-nos a relaxar.

Isto não é exatamente uma novidade, mas agora os cientistas estão se dedicando a descobrir como essas sensações tão sutis alteram nossa fisiologia.

“Todos estamos familiarizados com o sentimento de relaxamento e ‘desligamento’ que vem com uma caminhada no campo, e agora temos evidências do cérebro e do corpo que nos ajudam a entender esse efeito. Elas vieram de uma emocionante colaboração entre artistas e cientistas, que produziu resultados que podem ter um impacto no mundo real, particularmente para pessoas que estão enfrentando altos níveis de estresse,” conta a professora Cassandra Gould van Praag, da Universidade de Sussex (Reino Unido).

Focos da atenção

A equipe documentou como ouvir sons naturais afeta os sistemas corporais que controlam o mecanismo “luta ou fugir” do cérebro e as partes do sistema nervoso autônomo responsáveis pela digestão e pelo repouso.

Para isso, os participantes ouviam sons de ambientes naturais e artificiais enquanto sua atividade cerebral era medida em um aparelho de ressonância magnética e a atividade do sistema nervoso autônomo era monitorada através de pequenas mudanças na frequência cardíaca. Também foram realizados testes cognitivos paralelos.

Os resultados mostraram que a atividade na rede de modo padrão do cérebro (uma coleção de áreas que ficam ativas quando estamos descansando) era diferente dependendo dos sons tocando em segundo plano.

Ao ouvir sons naturais, a conectividade cerebral refletia um foco de atenção dirigido para fora; ao ouvir sons artificiais, a conectividade cerebral refletia um foco de atenção direcionado para dentro, semelhante aos estados observados na ansiedade, no transtorno de estresse pós-traumático e na depressão.

Houve também um aumento na atividade do sistema nervoso digestivo (associada ao relaxamento do corpo) ao ouvir sons naturais em comparação com sons artificiais, e melhor desempenho em uma tarefa de monitoramento externo da atenção.

Estado de base

Curiosamente, a intensidade das alterações na atividade do sistema nervoso se mostrou dependente do estado basal de cada participante: Indivíduos que apresentavam maior estresse antes do início do experimento mostraram maior relaxamento corporal ao ouvir sons naturais, enquanto aqueles que já estavam mais relaxados apresentaram um ligeiro aumento no estresse ao ouvir os sons naturais em comparação com os sons artificiais.

Os resultados foram publicados na revista Nature Scientific Reports.

por, Redação do Diário da Saúde

Esforço intelectual aumenta a sobrevida das células do cérebro

Usar profundamente o cérebro, especialmente durante a adolescência, ajuda as células do cérebro a sobreviver por mais tempo e também afeta positivamente a forma como o cérebro funcionará depois da puberdade.

A afirmação tem por base os resultados de uma recente estudo realizada pela equipe da cientista Tracey Shors, da Rutgers University (Universidade do Estado de New Jersey), nos Estados Unidos. Nesse estudo, realizado em ratos, constatou-se que as células recém-nascidas do cérebro de ratos jovens que aprenderam a realizar tarefas com êxito viveram muito mais tempo do que as do cérebro dos que não conseguiram realizar e dominar com sucesso as tarefas ensinadas a eles.

Nos ratos em que a aprendizagem não foi de nível adequado, três semanas depois que novas células cerebrais nasceram, quase metade deles já haviam morrido. Em contraste, nos ratos em que a aprendizagem foi adequada, a grande maioria dos neurônios ainda estavam vivos depois de três semanas.

Ao examinar o hipocampo (uma região do cérebro associada com os processos de aprendizagem) de ratos submetidos a uma tarefa para aprender a associar um som com uma resposta motora requerida, a equipe de cientistas descobriu que a grande maioria das novas células cerebrais, tingidas com um corante de contraste semanas antes, ainda estavam vivas nos ratos que haviam aprendido a tarefa, o que não ocorreu nos ratos que não haviam aprendido.

Não é que a aprendizagem produz mais células, é que o processo de aprendizagem mantém vivas por mais tempo as que já estão presentes no momento da experiência de aprendizagem com sucesso.

Como o processo de produção de novas células cerebrais é, em nível celular, semelhante em todos os animais, o que inclui o ser humano, Tracey Shors considera que é vital que, por todos os meios possíveis, as crianças iniciem a adolescência aprendendo já em grau ótimo desde o primeiro momento, pois isso terá um impacto positivo sobre o processo de aprendizagem.

Cientista Tracey Shors, da Rutgers University (Universidade do Estado de New Jersey), nos Estados Unidos.

Encontradas as primeiras evidências de níveis mais altos de consciência

Um estudo conduzido por cientistas da Universidade de Sussex, no Reino Unido, encontrou evidências de um estado “superior” de consciência.

Uma equipa de neurocientistas britânicos observou evidências de um aumento contínuo na diversidade dos sinais neurais – uma medida da complexidade da atividade cerebral – em pessoas sob a influência de drogas psicadélicas, comparada com os períodos em que se encontravam acordadas e em estado normal.

A diversidade dos sinais cerebrais de uma pessoa fornece um índice matemático do seu nível de consciência. Por exemplo, com base nessa escala, as pessoas que estão acordadas têm uma atividade neural mais diversa do que as que estão adormecidas.

Estudos anteriores tenderam a concentrar-se nos estados de consciência mais baixos, como o sono, a anestesia ou o chamado estado “vegetativo”.

Segundo o portal Medical Xpress, este é no entanto o primeiro estudo a mostrar que a diversidade de sinais cerebrais é maior do que a linha de base, que é maior do que em alguém que está simplesmente “acordado e consciente”.

“Esta descoberta mostra que o cérebro sob o efeito de fármacos psicadélicos se comporta de forma muito diferente do normal”, explica o professor Anil Seth, co-diretor do Centro Sackler para a Ciência da Consciência da Universidade de Sussex.

“Durante o estado psicadélico, a atividade elétrica do cérebro é menos previsível e menos integrada do que durante a vigília consciente normal – tal como medida pela diversidade global do sinal”, explica Anil Seth, que realça que os resultados precisam de ser interpretados com atenção.

“Agora que esta escala mostrou a sua validade como uma medida do nível de consciência, podemos dizer que o estado psicadélico aparece como um nível de consciência mais elevado do que o normal – mas apenas no que diz respeito a esta medida matemática específica”, diz Seth.

A equipe de investigadores afirma que mais pesquisas são agora necessárias, usando modelos mais sofisticados e variados, para confirmar os resultados, mas que os resultados obtidos são “cautelosamente animadores”.

Psicadélicos e campos magnéticos cerebrais

Para o estudo, a equipe de investigadores, formada por Anil Seth, Michael Schartner e Adam Barrett, reanalisou dados que haviam sido recolhidos anteriormente pelo Imperial College de Londres e pela Universidade de Cardiff, nos quais voluntários saudáveis receberam uma de três drogas conhecidas por induzir um estado psicadélico.

As três drogas utilizadas no estudo foram a psilocibina, presente em cogumelos alucinógenos, a cetamina e o LSD.

Usando técnicas padrão de recolha de imagens cerebrais, os investigadores mediram os minúsculos campos magnéticos produzidos no cérebro e descobriram que, sob o efeito destas três drogas, a medida de nível de consciência – a diversidade do sinal neural – era claramente maior.

Isso não significa que o estado psicadélico seja um estado “melhor” ou mais desejável de consciência, destacam os cientistas.

Em vez disso, a pesquisa mostra que o estado psicadélico do cérebro é distintivo e pode ser relacionado com outras mudanças globais no nível consciente – por exemplo, sono ou anestesia – pela aplicação de uma medida matemática simples da diversidade de sinais.

“O facto de mudanças semelhantes na diversidade de sinal terem sido encontradas com as três drogas, apesar de a sua farmacologia ser bastante diferente, é muito impressionante e tranquilizador que os resultados sejam robustos e repetitivos”, comentou o investigador Suresh Muthukumaraswamy, da Universidade de Auckland, coautor dos estudos.

Estas descobertas podem ajudar em discussões sobre o uso médico cuidadosamente controlado destas drogas – por exemplo, no tratamento da depressão grave.

“A investigação rigorosa sobre fármacos psicadélicos está a receber cada vez mais atenção, especialmente pelo potencial terapêutico que estas drogas podem ter quando usadas de forma sensata e sob supervisão médica”, explica Robin Cahart-Harris, investigador do Imperial College de Londres.

“As descobertas do presente estudo ajudam-nos a compreender o que acontece no cérebro das pessoas quando experimentam uma expansão da sua consciência sob o efeito de fármacos psicadélicos”, afirma Cahart-Harris. Segundo o cientista, “as pessoas relatam experimentar mais discernimento e compreensão sob o efeito dessas substâncias”.

“E quando isso ocorre num contexto terapêutico, pode trazer resultados positivos. As descobertas atuais podem ajudar-nos a entender como isso pode acontecer”, conclui.

O estudo foi publicado na Scientific Reports esta quarta-feira, dia 19 de abril – por incrível coincidência, precisamente 74 anos depois de Albert Hoffman, que sintetizou o LSD pela primeira vez em 1938, ter realizado a sua primeira “auto-experiência” para descobrir os efeitos psicológicos do fármaco.

Por HS

Nossos raquíticos cérebros humanos são péssimos em pensar sobre o futuro

Nossos futuros eus são estranhos para nós.

Essa não é nenhuma metáfora poética, mas sim um fato neurológico. Estudos de imagens por ressonância magnética funcional sugerem que quando você imagina a si mesmo no futuro, seu cérebro faz algo esquisito: ele para de agir como se você estivesse pensando em si mesmo. Em vez disso, ele começa a agir como se você estivesse pensando em uma pessoa completamente diferente.

Funciona da seguinte maneira: normalmente, quando você pensa em si mesmo, uma região do cérebro conhecida como o córtex pré-frontal medial (CPMF) “acende”. Quando você pensa em outras pessoas, ele desliga. E se você sentir que não tem nada em comum com as pessoas em quem está pensando? O CPMF se ativa ainda menos.

Mais de 100 estudos de imagens cerebrais relataram esse efeito. (Eis uma meta-análise útil: enquanto alguns estudos de imagens por ressonância magnética funcional foram questionados recentemente por erros estatísticos e falsos positivos, essa descoberta em especial é robusta.) Mas existe uma importante exceção a essa regra: quanto mais tempo você passa tentando imaginar sua própria vida, menos ativação você mostra no CPMF. Em outras palavras, seu cérebro age como se seu futuro eu fosse alguém que você não conhece muito bem, e, sinceramente, alguém com quem você não se importa.

Esse comportamento cerebral defeituoso pode fazer com que fique mais difícil para nós realizarmos ações que beneficiem nossos futuros eus tanto como indivíduos quanto como uma sociedade. Estudos mostram que quanto mais seu cérebro trata seu futuro eu como um estranho, menos autocontrole você exibe hoje, e menor é a probabilidade de você fazer escolhas pró-sociais, escolhas que provavelmente ajudarão o mundo a longo prazo. Você tem menos capacidade de resistir a tentações, procrastina mais, se exercita menos, guarda menos dinheiro para sua aposentadoria, desiste mais rápido diante de uma frustração ou de uma dor temporária, e menor é a probabilidade de você se importar com ou tentar evitar problemas de longo prazo como as mudanças climáticas.

Isso faz sentido. Como um pesquisador da UCLA, Hal Hirschfield colocou: “Por que você guardaria dinheiro para seu futuro eu quando, para seu cérebro, a impressão que se tem é de que você está dando seu dinheiro para um completo estranho?”

Nosso atual clima politico nos Estados Unidos reflete esse mesmo viés cognitivo contra o futuro. Recentemente, o presidente Trump assinou uma ordem executiva que desfaz um amplo leque de regulações pensadas para mitigar mudanças climáticas de longo prazo, favorecendo políticas que oferecem benefícios econômicos de curto prazo. E o secretário do Tesouro, Steven Mnuchin, foi notícia recentemente quando disse publicamente que não estava “nem um pouco preocupado” com a possibilidade de que a automação pudesse eliminar milhões ou até mesmo dezenas de milhões de empregos americanos no futuro.

“Não está nem mesmo entre nossas prioridades”, ele disse, acrescentando que isso não acontecerá em menos de “50 ou 100 anos ou até mais”.

Mas, como Daniel Gross escreveu na “Slate”, ele está errado. Provavelmente não levará cinco décadas até que robôs e a inteligência artificial reduzam de forma significativa o número de empregos disponíveis aos americanos. Uma pesquisa econômica realizada recentemente pelo MIT sugere que 670 mil empregos na indústria já foram perdidos para a automação nos Estados Unidos.

Mas mesmo que levasse 50 anos para esse furacão atingir a força de trabalho, será que estamos realmente confortáveis com nossos líderes empurrando o problema para nossos futuros eus? De acordo com o último censo, quase 180 milhões de americanos vivos hoje devem esperar estar vivos ainda daqui a 50 anos. Não estamos minimamente interessados em pensar em que tipo de mundo estaremos, ou que queremos ajudar a fazer ou evitar, quando chegar essa hora?

Infelizmente, nos Estados Unidos pensar em nosso futuro distante não é um hábito que a maior parte das pessoas adquira ou pratique com muita frequência. Sou diretora de pesquisas no Instituto para o Futuro, uma ONG com sede em Palo Alto, na Califórnia, onde acabamos de completar a primeira grande pesquisa sobre pensamento futuro nos Estados Unidos.

Nela, 2.818 pessoas refletiram sobre com que frequência elas imaginam algo que possa acontecer ou algo que elas possam pessoalmente fazer em diferentes pontos do futuro. (Os respondentes tinham no mínimo 18 anos, há uma margem de erro de 2% para mais ou para menos e um nível de confiança de 95%)

A pesquisa revelou que 53% dos americanos dizem que eles raramente ou nunca pensam sobre o “futuro distante”, ou algo que possa acontecer daqui a 30 anos. Vinte e um por cento relatam imaginar esse futuro menos de uma vez por ano, ao passo que o maior grupo de respondentes, 32%, dizem que isso nunca passa pela cabeça deles.

Da mesma maneira, 36% dos americanos dizem que eles raramente ou nunca pensam sobre algo que possam estar fazendo daqui a 10 anos. O maior grupo de respondentes, 19%, pensa nesse futuro de 10 anos menos de uma vez por ano, ao passo que outros 17% dizem nunca pensar nisso.

Felizmente, pensar em um futuro de 5 anos é um pouco mais comum do que pensar em um futuro de 10 e 30 anos. Somente 27% dos respondentes raramente ou nunca pensam sobre suas vidas daqui a cinco anos. A resposta mais comum para “Com que frequência você pensa em algo que você possa estar fazendo ou que possa acontecer daqui a cinco anos?” era uma ou duas vezes por mês.

Mas, em comparação com a frequência com que pensamos sobre nossos amigos próximos ou família —uma ocorrência quase diária— nós raramente pensamos em nossos futuros eus.

A pesquisa sugere que, quanto mais velho você fica, menos você pensa no futuro— 75% dos idosos raramente ou nunca pensam 30 anos à frente, ao passo que 51% raramente ou nunca pensam 10 anos à frente. Uma resposta comum, é claro, foi: “Não espero estar vivo até lá, então não penso a respeito”.

Mas pesquisas neurológicas anteriores também mostraram que imaginar o futuro simplesmente se torna mais difícil à medida que envelhecemos. Nós perdemos massa cinzenta e conectividade em regiões associadas ao estímulo mental do futuro.

Os dados mostraram que ter filhos ou netos não aumentava a frequência do pensamento no futuro. Contudo, um acontecimento na vida tinha esse feito: algo que lembrasse a pessoa de sua mortalidade, como um diagnóstico médico de uma doença potencialmente terminal, uma experiência de quase-morte ou algum outro evento traumático. Isso foi associado nos dados da pesquisa a um aumento estatisticamente significativo em pensamentos semanais sobre o futuro para os períodos de 5 e 10 anos (mas não no de 30 anos).

Isso faz sentido. Resvalos com a mortalidade muitas vezes são associados, na literatura da psicologia, a um esforço renovado de se levar uma vida significativa e deixar um legado positivo para trás. Pensar, planejar e contribuir para nossos futuros compartilhados a longo prazo pode ser uma parte essencial para se fundar as bases para ambos.

Mesmo sem um resvalo com a morte, algumas pessoas têm uma mentalidade muito voltada para o futuro. Dezessete por cento dos americanos afirmam pensar sobre o mundo daqui a 30 anos pelo menos uma vez por semana. Quase um terço, ou 29%, pensam sobre o futuro daqui a 10 anos pelo menos uma vez por semana. E uma porcentagem ligeiramente maior (35%) pensa sobre o futuro daqui a 5 anos pelo menos uma vez por semana.

O fato de que algumas pessoas pensam regularmente sobre o futuro se alinha com algo que pesquisadores já haviam descoberto anteriormente: as pessoas têm diferentes limiares para quando elas veem um futuro eu como um estranho. Para algumas pessoas, seus CPMF desligam quando elas pensam sobre um futuro eu daqui a um ano; para outras, a mudança não acontece até que o “futuro você” esteja 5, 10 ou 15 anos adiante. Não está claro, a partir dos dados presentes, se pensar sobre o futuro regularmente pode mudar o comportamento do cérebro ou se as pessoas que possuem um limiar mais alto só gostem naturalmente de pensar mais no futuro, porque elas já se relacionam melhor com seus futuros eus.

De qualquer forma, isso nos deixa com uma espécie de “lacuna do futuro” nos Estados Unidos.

Algumas pessoas se conectam regularmente com seus futuros eus, mas a maioria não. E isso importa, para além das ligações entre o pensamento no futuro e um maior autocontrole e comportamento pró-social. Pensar sobre o futuro em 5, 10 e 30 anos é essencial para ser um cidadão engajado e um solucionador de problemas criativo.

A curiosidade sobre o que pode acontecer no futuro, a habilidade de imaginar como as coisas poderiam ser diferentes e a empatia pelos nossos futuros eus são coisas necessárias se quisermos criar uma mudança em nossas próprias vidas ou para o mundo ao nosso redor.

Se você é alguém que raramente pensa no futuro, esse é um hábito surpreendentemente fácil de se adotar. No curso que leciono no programa de estudos continuados da Universidade de Stanford, “Como Pensar Como um Futurista”, eu digo aos alunos: façam uma lista de coisas nas quais vocês têm interesse, coisas como comida, viagens, carros, a cidade onde vocês moram, sapatos, cachorros, música, imóveis.

Então, pelo menos uma vez por semana, faça uma pesquisa no Google por “o futuro de” uma das coisas em sua lista. Leiam um artigo, ouçam a um podcast, assistam a um vídeo, e tirem algumas ideias específicas sobre como poderá ser o futuro de algo de que você goste.

Ninguém pode prever o futuro, mas há muitas pessoas por aí falando sobre como o futuro poderia ser, com novas tecnologias, novas políticas, novas culturas. E quando você consegue imaginar detalhes concretos de um futuro possível, é mais fácil preencher a lacuna do futuro e se inserir nesse futuro. O seu futuro eu se torna menos estranho, e passa a ser alguém em nome de quem você pode trabalhar ativamente para criar um mundo melhor e uma vida melhor.

*Este artigo é parte do Future Tense, uma colaboração entre a Universidade do Estado do Arizona, o New America e a “Slate”. O Future Tense explora as formas como as tecnologias emergentes afetam a sociedade, as políticas e a cultura

Tradutor: UOL