Slides

Divulgacao cientifica fisica no cérebro

Description
1. DIEGO PEREIRA AGUIARPLUGADO NAS CONEXÕES: A FÍSICA NO CÉREBRO HUMANO. BELO HORIZONTE 2011 2. SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO…
Categories
Published
of 11
All materials on our website are shared by users. If you have any questions about copyright issues, please report us to resolve them. We are always happy to assist you.
Related Documents
Share
Transcript
  • 1. DIEGO PEREIRA AGUIARPLUGADO NAS CONEXÕES: A FÍSICA NO CÉREBRO HUMANO. BELO HORIZONTE 2011
  • 2. SUMÁRIO1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 22 O MOVIMENTO E AS REDES DE COMUNICAÇÕES NEURAIS .............................. 43 POTENCIAL DE AÇÃO E A BIOELETRICIDADE CEREBRAL ............................... 54 CRONOGRAMA ................................................................................................................... 6REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................... 7ANEXO .................................................................................................................................... 10
  • 3. 21 INTRODUÇÃO“...Penso, logos existo...” Inicialmente deve-se analisar o fato de que a leitura desse artigo está relacionada emfunção de uma decisão tomada posteriormente. Essa decisão envolve uma série de fatores eserá interessante analisar pelo menos um deles. É correto dizer também que a própria leiturado artigo está relacionada com essa tomada de decisão. A maneira como se processa ainformação codificada que compõem esse texto e que chamamos de escrita está ligada àlinguagem a que esse código faz referência. Antes de prosseguir é importante notar quecontrolamos todas as decisões que tomamos por meio de nosso cérebro uma vez que temostotal autonomia sobre ele. Será isso verdade? É indispensável nos perguntarmos agora se a mente depende apenas das estruturas dosprocessos cerebrais. E quanto à realização física dos mesmos? É bem verdade que qualquer afirmação que for feita sem verificação dos processossinápticos e sua relação com as redes neurais não terá validade nesse estudo. Segundo o pesquisador do cérebro Andrew Newberg, o cérebro é a estrutura maiscomplexa do nosso planeta já que controla todas as atividades do nosso corpo como adigestão, os batimentos cardíacos, a temperatura, funcionamento sexual, a memória, aaprendizagem e as emoções. Algumas dessas atividades são involuntárias, ou seja, o cérebronão depende de nossa vontade para iniciar ou parar essas funções. Todos esses processosocorrem por meio dos neurônios, temos algo em torno de 100 bilhões de neurônios em nossocérebro, é um número próximo da quantidade de estelas da Via-Láctea. É muito comumrelacionar o cérebro humano com um computador, no entanto nosso cérebro é pelo menos milvezes mais rápido que o supercomputador mais rápido do mundo. Ele nunca desliga ou sequerdescansa durante a nossa vida inteira. Calcula-se que o número de átomos do universo inteiroé inferior ao número de possíveis conexões em um cérebro humano. Embora sua estrutura sejamuito complexa tudo está bem organizado já que o próprio cérebro projeta os modelos eredistribui as peças do sistema, como um grande laboratório. Passamos grande parte de nossasvidas aprendendo, a neuroplasticidade cerebral permite que enquanto o cérebro estiverfuncionando, haverá sempre possibilidade de sua reacomodação. Algumas informações sãoinscritas naturalmente, como por exemplo, o processamento visual, uma vez que nãoaprendemos a enxergar, ou o ritmo de batimentos do coração, dentre outras informações quesão triviais para nossa sobrevivência e que são intrínsecas à natureza de qualquer ser vivo. Bem você está prestes a seguir para próxima página e seu punho fará um movimentoordenado para virar a folha de papel. A complexidade como esta ação simples ocorre é
  • 4. 3fascinante.
  • 5. 42 O MOVIMENTO E AS REDES DE COMUNICAÇÕES NEURAIS Um pequeno pedaço do cérebro do tamanho de um grão de areia contém 100 milneurônios e 1 bilhão de sinapses. Essas minúsculas células nervosas que se estão sempre secomunicando são os neurônios. Nos pontos em que se conectam com outros neurôniosocorrem de mil a 10 mil sinapses. Uma sinapse é um micro-pulso elétrico entre célulasnervosas através da bioeletricidade. São essas conexões que formam as redes utilizadas pelosneurônios. Embora tudo esteja organizado essas redes neurais não são isoladas, pois estãotodas interconectadas. As idéias são construídas por essas interconexões através de umalembrança, uma habilidade ou um fragmento de informação. Sendo assim todas asexperiências dão forma neurológica a essas redes. Através de uma sinapse, é possível enviarsimultaneamente para mais de 10 mil outras células nervosas, impulsos de um único neurônio.No momento anterior em que virava a página ocorreu exatamente esse processo, pois océrebro conhecia a informação de como fazê-lo e essa informação teve que ser acessadaatravés dessas redes. Nesse processo o nervo que vai até o punho é conectado com a célulanervosa da medula através da sinapse. Ao sair da medula espinhal o impulso para flexionar opunho tem que chegar ao nervo que vai até o músculo que, ao se contrair, efetua a flexão dopunho. Ante todo esse processo temos a informação em nosso cérebro de como efetuar essemovimento, mas antes disso também há a consciência de querer fazê-lo. É interessante sabercomo o cérebro armazena a informação de como executar o movimento, como essainformação é acessada e quanto a consciência de permitir e viabilizar esse movimento. Todoesse processo requer a utilização de inúmeras células nervosas e incontáveis sinapses e avelocidade com que isso ocorre é assustadora, de modo que fica muito difícil a medição dafreqüência desses micro-pulsos bioelétricos entre uma conexão e outra
  • 6. 53 POTENCIAL DE AÇÃO E A BIOELETRICIDADE CEREBRAL Os processos que ocorrem nas células nervosas só podem ser mais claramentecompreendidos se retornarmos a 1869. Nesse ano foi proposto por Otto Friedrich Karl Deitersque havia dois tipos diferentes de processos ramificados nas células nervosas: Os dendritos eos axônios. Mais tarde, por volta de 1870, o alemão Julius Bernstein contribui amplamente noentendimento do fator de polarização e despolarização das células nervosas, durante opotencial de ação, onde a membrana do neurônio e da fibra muscular são polarizadaseletricamente mesmo quando inativas, com a superfície externa positiva em relação à interna.Logo pode perceber-se que o potencial de ação é uma despolarização auto-propagada dadespolarização da membrana. H. P. Bowdich determinou, dando seqüência ao estudo anterior,que o potencial de ação do músculo é um fenômeno tudo-ou-nada (se a intensidade deestimulação atinge um limiar mínimo, ele ocorre, com intensidade independente daestimulação, caso contrário não ocorre). Após essas descobertas Francis Gotch descobre omesmo para o potencial de ação do nervo. Em 1922, a partir do trabalho “A Study Of The Action Currents Of Nerve With ACathode Ray Oscillograph ” que só foi possível após a invenção do osciloscópio de tubo deraios catódicos, Herbert Spencer Gasser, Joseph Erlanger e Edgard D. Adrian, conseguemdemonstrar o decurso temporal preciso do potencial de ação, seu período refratário, asrespostas locais gradativas (potenciais elétricos) e a natureza iônica das respostas tudo-ou-nada. Posteriormente foi descoberto por Erlanger e Gasser a existência de vários tipos defibras nervosas, que podem ser classificadas de acordo com sua velocidade de comunicação. A lei do tudo ou nada diz que: Um neurônio só consegue enviar um impulso se aintensidade do impulso for acima de um determinado nível, fazendo com que a sua membranaseja despolarizada e repolarizada. Este valor mínimo que permite a transmissão do potencialde ação é conhecido como potencial limiar. Os valores abaixo do potencial limiar sãoconhecidos como sublimiares, e cada célula tem um valor característico de potencial limiar. (CED/UFSC)
  • 7. 64 MEMBRANA DO NEURÔNIO “A membrana plasmática tem um neurônio semipermeável: altamente permeável aos + – íons K e fracamente permeável aos íons Cl e íons Na+ . No fluido extracelular a eletro- neutralidade é preservada por um balanço entre uma alta [Na + ] e uma alta [Cl – ], assim como pequenas quantidades de íons como bicarbonato, fósforo, sulfato e outros. No citoplasma, onde a [K+ ] é alta, a [Cl – ] é muito menor daquela necessária para balancear a soma das cargas positivas. A eletro-neutralidade é então mantida por proteínas negativamente carregadas que interagem com a membrana citoplasmática. Um balanço osmótico é mantido entre o citoplasma e o líquido extracelular. Estas propriedades: a pressão osmótica, a eletro-neutralidade de cada lado da membrana, semi-permeabilidade, criam um potencial elétrico de equilíbrio no qual a parte interna da membrana é mais negativa que a parte externa, chamado de potencial da membrana que varia entre -60 a -75milivolts (o sinal negativo indica que a parte interior da membrana é negativa). Neste estado o neurônio é dito estar polarizado. O neurônio pode ser hiper-polarizado (potencial mais negativo) ou despolarizado (potencial menos negativo).” (Revista eletrônica do Departamento de Química-UFSC- NeuroQuímica).
  • 8. 7IMAGENS AÇÃO CEREBRAL (IRMF). A relação entre a atividade cerebral e o aumento do fluxo sanguíneo local abre umajanela para os estudos e criação de imagens com base nessa relação. No entanto sabe-se queum maior consumo de oxigênio pelo cérebro não é acompanhado do aumento desse fluxosanguíneo. Nas atividades cerebrais há atuação de dois tipos de hemoglobinas, a hemoglobinaoxigenada (oxi-Hb) e hemoglobina desoxigenada (deoxi-Hb). Durante as atividades cerebraisidentifica-se uma alteração local na razão entre a (oxi-Hb) e a (deoxi-Hb). Em consequência dissoocorre redução na concentração da hemoglobina desoxigenada. Nesses dois tipos de hemoglobinas verifica-se distintas características magnéticas justamenterelacionada à oxigenação dessas hemoglobinas. No caso da hemoglobina desoxigenada,suacaracterística é paramagnética, enquanto que a hemoglobina oxigenada é diamagnética. Com basenessa relação espera-se que haja um contraste das imagens em regiões de atividade cerebralrelacionada à diminuição de concentração de deoxi-HB. Esse contraste obtido nessas imagens é conhecido como (Bold- blood oxigen level dependent),quando ajustado com a ressonância magnética, permite a criação de uma imagem funcional docérebro. No entanto o contraste dessas imagens não é muito grande, algo em torno de 3% a 4%, masque ainda assim permite a identificação dessa variação do contraste através de algoritmoscomputacionais já que essa faixa de variação seria muito pequena para a sua verificação visualdireta. O avanço dos estudos da obtenção dessas imagens se deu por volta da década de 90 e temimportante papel no mapeamento das funções cerebrais e da intensidade de atividade cerebrallocalizada.DOR / AÇÃO CEREBRAL. Segundo Antônio Damásio as respostas do cérebro em relação à dor física ocorrem maisrapidamente que as respostas referentes à dor mental. Para Damásio as respostas à dor físicanão só surgem mais rápido como se desfaz mais rapidamente também, já a dor mental demoramais a se estabelecer e a se desfazer. Existe uma região do cérebro chamada de Córtex Insularque é justamente responsável pelo processamento dessas respostas relacionadas às sensações.No caso da compaixão pela dor física, as respostas no córtex insular são bem mais rápidasque a compaixão pela dor mental. Nesse sentido Damásio acredita que a admiração e acompaixão , duas notáveis “emoções sociais,” tem diferentes regiões do cérebro onde elas semanifestam.
  • 9. 8A diversidade nos mecanismos de neurotransmissão permite ao cérebro atender a váriasdemandas. Algumas ações requerem rápidas respostas, como pisar com o pé no freio, desviara bola para o gol ou tirar a mão de uma chapa quente. Para processar e enviar a informaçãonecessária, existem grandes fibras nervosas que conduzem os impulsos a cerca de 100 metrospor segundo. Outras atividades, como algumas ligadas ao aprendizado, carregam ainformação mais lentamente, a 20 ou 30 metros por segundo.A transferência de informação entre as sinapses é um processo complexo e cheio dediversidades. Nem todos os sinais repassados de neurônio a neurônio têm como mensagem aestimulação. Em alguns casos, o neurotransmissor liberado tem justamente a missão de"tranquilizar" e inibir a célula vizinha. Sem esse efeito modulador, o cérebro entraria emcolapso. A estimulação simultânea e desordenada de células resulta em manifestaçõesdesastrosas, como as crises epiléticas.
  • 10. 9REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:The Physics of the Brain <web.bryant.edu/~bblais/pdf/job_talk/index.htm> Acessado em 22 de novembro de2011.Horgan, J. (1994): "Can Science Explain Consciousness?", Scientific American, julho, 72-78.As longas asas dos neurônios Edição Impressa 118 - Dezembro 2005 Projeto de Pesquisa Universidade de SãoCarlos. <www.revistapesquisa.fapesp.br/?art=2768&bd=1&pg=1&lg=>a> acessado em 22 de novembro de2011.Revista Brasileira de Ensino de FísicaRev. Bras. Ensino Fís. vol.32 no.1 São Paulo Jan./Mar. 2010<http://dx.doi.org/10.1590/S1806-11172010000100007 > acessado em 22 de novembro de 2011.Damasio AR. How the brain creates the mind. Scientific American, 281: 74–79, 1999.Damasio AR. Investigating the biology of consciousness. Transactions of the Royal Society (London), 353:1879–1882, 1998.Revista eletrônica do Departamento de Química-UFSC- NeuroQuímica).<http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/neuroquimica.html>Física para ciências biológicas e biomédicas, E. Okuno, I.L. Caldas e C. Chow, Harper & Row do Brasil, 1982.Biofísica, J.E.R. Durán, Pearson, 2003.
  • 11. 10ANEXO
  • Search
    Similar documents
    View more...
    Related Search
    We Need Your Support
    Thank you for visiting our website and your interest in our free products and services. We are nonprofit website to share and download documents. To the running of this website, we need your help to support us.

    Thanks to everyone for your continued support.

    No, Thanks