Dez anos para decifrar o cérebro - Biologia

DEZ ANOS PARA DECIFRAR O CÉREBRO - Biologia

Agora é pra valer: os cientistas proclamam a Década do Cérebro (1990-1999), durante a qual pretendiam desvendar todos os segredos do mais misterioso órgão do corpo humano, sera que conseguiram...

No final do ano passado, o aparelho de eletroencefalograma instalado no laboratório de neurociências da Universidade de Calgary, no Canadá, começou a desenhar ondas regulares, que representavam o ritmo cadenciado da respiração de uma Lymnaca-uma espécie de lesma marinha com pulmões. O exótico animal costuma subir à superfície da água, de instantes em instantes, abrindo um orifício para a entrada do ar. Mas, no centro de pesquisas canadense, não havia água salgada, nem lesmas. A pulsação registrada vinha, apenas, de três neurônios espetados por delgados eletrodos. O trio, em condições normais, deveria comandar a respiração da Lymnaca e aquela era a primeira vez que os cientistas conseguiam observar o sistema nervoso comandando uma função fora do organismo. Equivaleria a reproduzir uma gargalhada ou um espirro em tubo de ensaio, para se verificar literalmente a raiz do fenômeno: os neurônios, as células onde nascem todas as funções orgânicas, assim como as sensações, as emoções e os pensamentos. As células nervosas que serviram de modelo nessa experiência pioneira funcionam como um oscilador eletrônico conhecido pelos cientistas por flip-flop-dois transístores ligados de modo que um deles, ao conduzir a corrente elétrica em sua saída, impede a entrada da corrente do outro. Assim, um neurônio aciona o músculo envolvido na inspiração da lesma e, ao mesmo tempo, bloqueia um segundo neurônio, responsável por disparar o movimento da expiração. No momento seguinte, a situação se inverte. É o terceiro neurônio, no caso biológico, que controla os dois que irão oscilar, banhando-os com uma substância chamada dopamina, numa espécie de ordem química. Cientistas do mundo inteiro, agora, pretendem realizar estudos semelhantes, trocando o tipo de neurônio e substituindo, muitas vezes, a dopamina por outras substâncias neurotransmissoras, a fim de flagrar novos mecanismos do sistema nervoso.

A mesma técnica, aliás, já serviu para que neurologistas da Universidade Columbia, nos Estados Unidos, assistissem à modificação neuronal provocada pela memória. Eles imitaram o cientista russo Ivan Pavlov que, no início deste século, induziu cães a salivar toda vez que ouvissem uma campainha-sinal sonoro associado com o horário da refeição. Só que, no caso, os alunos eram 29 pares de neurônios, retirados de outra espécie de lesma marinha, a Aplysia. Um neurônio sensorial, representando o papel do ouvido do cão na experiência pavloviana, recebia um estímulo e acionava em seguida um neurônio motor, equivalente à salivação do bicho. Sem a presença de um neurotransmissor específico, chamado serotonina, aquele neurônio motor reagia como se estivesse sendo estimulado pela primeira vez. Com serotonina, porém, agora consagrada como uma substância fundamental ao aprendizado, a cada repetição o segundo neurônio respondia mais depressa, porque reforçava suas ligações, os axônios, com a primeira célula.

Na realidade, ao se lidar com circuitos simples, formados por poucos neurônios, o que se espera é montar, peça por peça, o intricado quebra-cabeça do  cérebro humano - a trama de nada menos que 100 bilhões de células nervosas. A tarefa hercúlea tem um prazo final bem definido: dez anos, que começaram a correr a partir do calendário de 1990. Ao menos, esse é o desafio dos cientistas americanos. Pois o presidente dos Estados Unidos, George Bush, sancionou lei instituindo a Década do Cérebro, que começou no ano passado. Nesses dez anos, as instituições governamentais ligadas à pesquisa devem destinar a maior fatia do orçamento ao estudo do sistema nervoso, enquanto as escolas e empresas privadas que financiarem essa investigação pagarão menos impostos. Com isso, a meta é injetar recursos nas experiências sobre o cérebro. O investimento é lógico: cerca de 50 milhões de americanos são vitimas de algum distúrbio neurológico e gastam, entre exames de diagnóstico e tratamento, aproximadamente 120 bilhões de dólares por ano, uma montanha de dinheiro equivalente ao valor da dívida externa brasileira. Diga-se de passagem, a Década do Cérebro arrancou com força total naquele país. Pois, logo em maio de 1990. pesquisadores da Escola de Medicina Johns Hopkins anunciaram a reprodução de neurônios humanos-células que, até então, tinham a fama de jamais se multiplicar, depois do nascimento.

A proeza foi realizada quando dois neurocirurgiões, Jeffrey Nye e Salomon Snyder, retiraram amostras do córtex-a superfície cinza-chumbo do cérebro-de uma garota de 18 meses, submetida a uma operação. As células extraídas foram mergulhadas em diversos coquetéis de nutrientes e hormônios do crescimento. Passados 21 dias, duas colônias de neurônios começaram a crescer, em vez de morrer como as outras. Elas, aliás, continuam dobrando de população a cada 72 horas. "A descoberta abre a possibilidade de testar drogas e estudar doenças de maneira direta", comemora o neurofisiologista carioca Roberto Lent, que coordena uma dúzia de grupos de pesquisas em neurociências, no Instituto de Biofísica da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Na opinião do cientista, embora criada nos Estados Unidos-país onde são realizadas quatro de cada dez pesquisas científicas publicadas no mundo -, a Década do Cérebro repercutirá em laboratórios distantes do território americano. "Tamanha a comunicação entre os pesquisadores, que é possível saber, no dia seguinte, de uma descoberta feita lá fora", afirma Lent, que fez doutoramento no conceituado Massachusetts Institute of Technology (MIT), com o qual há dez anos, mantém uma linha de colaboração. Um dos estudos desenvolvidos pelos cientistas cariocas é o da depressão alastrante, fenômeno descoberto pelo neurologista brasileiro Aristides Leão, ainda em 1944. "Trata-se de uma baixa elétrica global no sistema nervoso, que pode acontecer depois de uma superexcitação dos circuitos neuronais como nas epilepsias", descreve Lent. "Sabemos que isso eventualmente se relaciona com certos tipos de enxaqueca. Portanto, investigar como e por que essa depressão ocorre levará a novos tratamentos para aquelas terríveis dores de cabeça." A Medicina, sem dúvida, será a maior beneficiada com a recente efervescência dos laboratórios de Neurologia. Mas esses estudos têm ainda aplicações, visíveis no horizonte, na área de inteligência artificial. "Só conhecendo o cérebro humano é que se pode criar máquinas capazes de tomar decisões a partir de uma informação qualquer", informa Lent, que também desenvolve trabalhos de apoio aos cientistas da área de Informática da UFRJ. Nesse sentido, segundo o neurofisiologista, outra vez é mais importante investigar a intimidade das células nervosas do que insistir no mapeamento cerebral, isto é, na determinação de funções específicas para cada área do cérebro, que antes parecia ser a mania de muitos pesquisadores.

Nunca, é verdade, os cientistas reuniram tantos equipamentos para bisbilhotar o funcionamento do sistema nervoso e, conseqüentemente, para traçar mapas, indicando a participação de cada uma de suas regiões. No final dos anos 80, por exemplo, surgiu o PET, sigla em inglês para tomógrafo de emissão de pósitrons, como são chamados os elétrons com carga elétrica positiva. Esse aparelho cria a oportunidade de se observar o cérebro em plena ação: injetados na circulação, os pósitrons se chocam com os elétrons do organismo, provocando pequenas explosões que liberam raios gama. Desse modo, um detector desses raios acusa as áreas cerebrais mais irrigadas pelo sangue, logicamente, aquelas mais ativas em uma situação qualquer-quando a pessoa examinada, por exemplo, ri ou chora, dorme ou faz ginástica, faz cálculos matemáticos ou devaneia diante de um quadro.Ironicamente, novas técnicas, como o PET, mostram que o cérebro nem sempre se comporta de acordo com a expectativa. Sua estrutura é muito mais complexa do que imaginávamos", reconhece Lent. "Além disso, os mapas também podem enganar. Até há pouco tempo, acreditávamos que a linguagem dizia respeito exclusivamente ao hemisfério cerebral direito", exemplifica. "No entanto, quando ocorre uma lesão no hemisfério esquerdo, a pessoa pode continuar falando e compreender do o que ouve ou o que lê, mas deixa de exprimir suas emoções através da voz, torna-se monotonal. E o hemisfério esquerdo, portanto, que faz alguém berrar ou falar mansinho."Em vez de caçar o endereço das funções do cérebro no labirinto de sua massa cinzenta, muitos pesquisadores concentram suas atenções na possibilidade de regenerar os estragos na rede de neurônios, provocados por doenças ou traumas. "Nos anos 40, o sistema nervoso era considerado irrecuperável, isto é, uma vez lesado, danou-se", conta o neurologista Esper Cavalheiro. Chefe de um dos principais laboratórios de Neurologia Experimental do pais, o da Escola Paulista de Medicina, Cavalheiro recorda que, nos tempos de estudante, dizia-se que o papel do neurologista terminava no diagnóstico. "Isso desanimava tanto os cientistas como os investidores interessados em pesquisas", lamenta. Hoje, no entanto, Cavalheiro e seus colegas apagam da memória o velho conceito da irreversibilidade. "Caminhamos muito no sentido de reverter as lesões tanto do cérebro como do sistema nervoso periférico, ou seja, dos nervos espalhados pelo corpo", diz, com animação.A equipe de neurologistas da Escola Paulista de Medicina, por exemplo, uniu-se a pesquisadores de Biologia Molecular para criar falsos neurônios a partir de fibroblastos, células da pele envolvidas no processo de cicatrização. "Alteramos seus genes, para transformá-las em usinas de substâncias neurotransmissoras e depois as multiplicamos em meios de cultura", explica Cavalheiro. "Implantados no cérebro de cobaias, os falsos neurônios podem produzir dopamina, por exemplo, cuja escassez provoca as agruras do mal de Parkinson. A idéia é que eles acabem suprindo essa falta." A primeira etapa dessa experiência de implante tem enorme sucesso. Mas, então, o fibroblasto acostumado a se reproduzir com facilidade, para fechar rapidamente as feridas da pele, não pára de crescer. "Eles terminam se transformando em tumores cerebrais", esclarece Cavalheiro. "Mas o importante, por enquanto, é saber que somos capazes de fabricar neurônios sob medida para consertar um problema", contenta-se o pesquisador, que cogita a possibilidade de substituir os fibroblastos por neurônios retirados do sistema periférico-"como os dos nervos do intestino".

Aparentemente, o ideal seria implantar neurônios cerebrais na região lesada. "Não faz sentido, porém, criar um segundo dano no cérebro, arrancando-lhe um pedaço, para curar a primeira lesão", esclarece Cavalheiro. Para resolver o impasse, alguns países sondam a possibilidade de usar, nesses implantes, neurônios de cérebros de fetos, obtidos em abortos. Contudo, além da discussão ética, os cientistas esbarram na dificuldade de analisar o resultado dessas operações. "Até o momento, ainda não se sabe se as células fetais, uma vez implantadas, funcionam conforme o esperado ou se permanecem em um dormente estado embrionário, inabaláveis, sem provocar alterações de qualquer espécie", diz Cavalheiro com ar cauteloso.

O neurologista também se dedica à pesquisa de distúrbios, como a epilepsia, que representa cerca de 15% dos casos de doentes nervosos. "Nela é como se os neurônios, de repente, passassem a receber uma estimulação excessiva", define. "Sem compreender o novo código, eles passam sinais em alta freqüência para outros neurônios." Esse desajuste nos circuitos cerebrais pode se traduzir, enquanto dura a crise epiléptica, em movimentos involuntários, emoções como medo incontrolável ou percepção de odores inexistentes, entre inúmeros sintomas. "As causas do problema podem ser genéticas, traumáticas ou infecciosas", conta o professor. "Felizmente, hoje já se fala em neurogenética, isto é, em localizar os genes que provocam distúrbios no sistema nervoso. No futuro, quem sabe, os problemas se tornarão previsíveis, graças a exames com marcadores de DNA. Nossa meta é impedir a evolução dos distúrbios, em vez de simplesmente atenuar seus sintomas."Novos exames também buscam separar com precisão o que existe de Biologia em problemas que, antes, eram considerados puramente emocionais, como a depressão e as psicopatias. "A Psiquiatria voltou a ser Medicina, diagnosticando sintomas biológicos" opina um dos mais respeitáveis neurologistas brasileiros, César Timo-laria, professor da Universidade de São Paulo. Há mais de 25 anos, ele persegue no sistema nervoso pistas sobre a fisiologia do sono e da vigília e sobre o controle do metabolismo. "Ultimamente, examinamos as alterações do fluxo sangüíneo durante o alerta", conta Timo-Iaria. Segundo o neurologista, um dos sinais de que a pessoa está em alerta é o potencial elétrico da superfície cerebral ou córtex, que reduz a voltagem e aumenta a freqüência. Outro sinal é o diâmetro pupilar. "Embora ninguém consiga perceber a olho nu, a pupila vive oscilando conforme o grau de atenção", explica Timo-Iaria. "Durante uma conversação, ela se dilatará quando o assunto despertar maior interesse". exemplifica, sem abandonar o estilo didático. "Também existem alterações na circulação do sangue pelo cérebro, que é maior naquelas regiões que estão sendo mais solicitadas. Se estou olhando com atenção para algo, então irá mais sangue para as áreas do córtex relacionadas com a visão."De acordo com Timo-Iaria, o grande desafio desse estudo é o fato do alerta variar a todo instante. "Afinal. as pessoas estão sempre pensando. Mesmo aqueles faquires que fazem o diabo para relaxar a mente. na realidade só pensam em não pensar", brinca com as palavras o professor, orgulhoso de conhecer como poucos a língua portuguesa, aliás, sua segunda paixão, depois da Medicina. Prestar atenção, por fim, acelera o coração. Faz sentido. Para atender à demanda de sangue do cérebro, cujos neurônios em determinadas regiões foram subitamente ativados, ocorre uma dilatação dos vasos que conduzem o fluxo à cabeça. "Isso poderia acarretar uma queda brusca da pressão. Mas ocorre o contrário, pois o músculo cardíaco, para compensar, se contrai mais rápido e com mais vigor. No final, a pressão aumenta", descreve. César Timo-Iaria é aquele tipo de pessoa que nunca começa uma história sem ter um objetivo: "Qualquer fenômeno do sistema nervoso mobiliza outros sistemas do organismo", conclui.

Em suas investigações sobre o sono, ele recentemente passou a se concentrar nos sonhos de ratos-"mas pretendo, em breve, passar para gatos, animais que parecem ter nascido para a pesquisa do sistema nervoso", revela. Segundo o professor, os sonhos não provocam somente alterações nas ondas cerebrais, mas em todo o sistema nervoso, com manifestações corporais diversas. "Se alguém sonha que está seguindo uma pessoa, os olhos se movem; se sonha que escuta uma voz, os nervos do ouvido emitem sinais", garante. "Como o olfato é um sentido muito importante para os ratos, nesses animais nós registramos movimentos do focinho." Ao examinar a atividade elétrica da região cerebral do hipocampo, o neurologista flagra o instante em que o rato começa a sonhar. Outra indicação do sonho: "É a única fase do dia em que a musculatura fica completamente relaxada".

O mais interessante, porém, é que a expressão corporal do sonho costuma aparecer de meio a 2 segundos depois de seu início. "É mais ou menos o que, supõe-se, hoje, acontece na vigília. Há indícios biológicos de que uma pessoa só tem consciência de um ato ou pensamento-seja lá o que for- cerca de meio segundo após seu cérebro ter deliberado o que ela irá fazer ou idealizar." Por enquanto, porém, os melhores cérebros que se dedicam ao sistema nervoso pouco conhecem sobre esses mecanismos aquém da razão, a vala comum onde estão os desejos, os instintos, os sentimentos e, de acordo com essa teoria, também os pensamentos mais lógicos. Resta intuir se, daqui ao final da década, eles terão concluído algum raciocínio. 

A estrutura mais complexa do Universo

O que se sabe sobre o emaranhado de 100 bilhões de células do cérebro humano.O cérebro humano vale muito mais do que o cerca de 1.3 quilo que pesa: se pudesse ser esticado, seria o maior entre todas as espécies, pois sua superfície cor de chumbo, o córtex, esconde nas reentrâncias nada menos de 9 décimos de sua área. Ali, no córtex, está sediada a maioria dos neurônios, células com milhares de prolongamentos, feito galhos -os dendritos, por onde chegam as informações das outras células nervosas. Na verdade, cada um dos 100 bilhões de neurônios cerebrais está ligado a 10 000 outros, aproximadamente, o que significa que ele pode receber 10 000 mensagens ao mesmo tempo. Ao processar esse colossal número de dados, o neurônio chega a uma única conclusão, que envia por uma saída exclusiva-um prolongamento chamado axônio.Um neurônio, porém, jamais encosta em outro e a informação salta no vazio graças a proteínas sintetizadas pelas próprias células nervosas: os neurotransmissores. "Hoje em dia, conhecem-se mais de 100 dessas substâncias", contabiliza o neurologista Esper Cavalheiro, da Escola Paulista de Medicina. "O mais interessante é que, cada uma delas, parece ter diversas funções no cérebro." É uma questão espacial, ou seja, de acordo com o pedaço da molécula que se encaixa em um receptor, na membrana de outro neurônio, o neurotransmissor provocará determinada reação. "Os cientistas, com freqüência, encontram novos receptores nas células cerebrais, indicando funções diferentes para neurotransmissores, cuja molécula, muitas vezes, já conheciam havia bastante tempo." 

O atalho das emoções

Cientistas da Universidade de Nova York, nos Estados Unidos, há apenas seis meses, derrubaram a teoria de que as emoções são percebidas exclusivamente na área cerebral do hipocampo. Segundo eles, amor e ódio podem ser disparados por outra região, a amídala, que fica nas proximidades do tálamo, a área que coleta os sinais sensoriais. Quando se reconhece o rosto de alguém. a amídala pode adicionar o registro de que você decididamente não gosta daquela pessoa. Esse acréscimo não passa pelo córtex, ou seja, não se toma consciência da emoção-a repulsa pelo outro, no caso do exemplo, é instintiva.Trata-se de um atalho neurológico: de acordo com os cientistas, que analisaram os dados do encefalograma de voluntários com a ajuda de um computador, à reação emocional da amídala economiza 40 milissegundos em relação à reação do hipocampo. Pode parecer uma fração insignificante de tempo, mas os pesquisadores desconfiam que esse intervalo ínfimo faz a maior diferença. Assim, o tálamo pode receber uma imagem, captada pelos olhos, que o hipocampo identifica como uma corda retorcida-mas, um instante antes de isso acontecer. a amídala la já teria acionado o reflexo do pulo. desencadeado pelo medo de aquela corda ser uma cobra.