O Cérebro: Como ele faz seu trabalho

Por Carla Piper, Ed. D.

Traduzido do original em Inglês peloProf. 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 esquerdoPermitem 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

Constituição em camadas por meio de uma seqüência de mapas anatômicos e probabilísticos em 3D.

Ordem:Tálamo.Putamen, Caudate e InsulaCerebelo Lóbulos Temporais Lóbulos Ocipitais Lóbulos Parietais Lóbulos Frontais

http://www.bic.mni.mcgill.ca/demos/animal/

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 não-dominante (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

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).

Cerebellum

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 somato-sensoriais”)" 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:Referência: http://www1.mydr.com.au/default.asp?article=3361http://www1.mydr.com.au/default.asp?article=3361

http://kidshealth.org/misc_pages/bodyworks/ear.htmlhttp://www.kidshealth.org/kid/body/ear_SW.html

Tour Virtualdo

Ouvido!

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 A música é processada de formas diferentes para formas diferentes para diferentes pessoas, diferentes pessoas, dependendo da espécie de dependendo da espécie de música e de sua formação música e de sua formação musical.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/web1/Sancar.html 

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 CerebraisBrainwave 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 auto- sincronização, 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

• 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 temporal-parietal 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 

Music and Literacy Articles - http://www.menc.org/networks/genmus/litarticles.html

Musicality from Birth to Five - http://music-research.org/Publications/V01N1_musicality.html 

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

Sites de Pesquisas Sobre Música