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Cientistas deram início à consciência em macacos ao identificar esta região do cérebro

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Em 1991, um acidente de carro devastador deixou Munira Abdulla, 32 anos, com graves lesões cerebrais e em coma profundo. Os médicos pensaram que ela não tinha chance de se recuperar. No entanto, sua história explodiu quando, milagrosamente, seu cérebro “reiniciou” quase três décadas depois. Embora desorientada, ela conseguiu chamar o nome do filho e se envolver em rituais familiares de oração.

O caso de Munira é extraordinário. Recuperar a consciência após longos períodos de “consciência mínima”, onde ela mostrava sinais intermitentes de consciência básica, já é extremamente raro. Recuperar-se de um estado vegetativo de longo prazo ou completamente sem resposta é quase impossível.

Mas e se houver uma maneira de “dar um salto” em um cérebro em coma?

É uma ideia radical. Não sabemos como simples picos elétricos no cérebro dão origem ao nosso repertório pessoal enormemente rico, detalhado e pessoal de experiências internas e externas. E, embora as teorias da consciência sejam abundantes, fundamentalmente não sabemos onde exatamente no cérebro procurar os correlatos neurais da consciência (NCC) – os circuitos cerebrais básicos necessários para apoiar a consciência – e muito menos manipulá-la.

Está pronto para mudar. Esta semana, um estudo inovador em macacos-macaco ofereceu algumas das pistas mais fortes até agora para a sede da consciência no cérebro.

Construída em décadas de pesquisas anteriores, uma equipe da Universidade de Wisconsin-Madison provocou um pequeno pedaço de tecido cerebral dentro do tálamo, um ponto acima do tronco cerebral, como parte crítica do NCC. Como prova de conceito, eles deram vários choques elétricos e restauraram a consciência em macacos inconscientes sob anestesia pesada.

O ponto crucial? Assim que a estimulação elétrica parou, a consciência dos macacos também desapareceu.

Embora o tálamo tenha sido considerado de alguma forma envolvido no apoio à consciência, o estudo é um dos primeiros a identificar circuitos neurais exatos – estradas entre o tálamo e partes do córtex – como “interruptores” da consciência que podemos controlar usando o cérebro estimulação. E essa é uma notícia maravilhosa para pacientes em coma.

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“A principal motivação desta pesquisa é ajudar as pessoas com distúrbios da consciência a viverem vidas melhores”, disse a autora do estudo Michelle Redinbaugh. “Temos que começar entendendo o mecanismo mínimo necessário ou suficiente para a consciência, para que a parte correta do cérebro possa ser direcionada clinicamente”.

O Enigma do Tálamo

A batalha para descobrir a sede da consciência é tão acalorada que equipes diferentes estão literalmente colocando teorias umas contra as outras em um julgamento mano-a-mano que começou no ano passado. No entanto, mesmo com divisões formidáveis, a maioria das equipes concorda que conversas bidirecionais recorrentes entre diferentes regiões do cérebro são necessárias para apoiar a consciência.

Aqui é onde entra o tálamo. O tálamo é como a Grand Central Station do cérebro. Suas vastas conexões com o córtex, a manta mais externa do cérebro, permitem trocar rapidamente todo tipo de informação, como retransmitir sensações ou sinais de movimento para processamento adicional. Graças a essas densas conexões, o tálamo surgiu imediatamente como uma parte indispensável do mecanismo da consciência.

Um estudo de 2007 levou a idéia para casa: quando um homem minimamente consciente de 38 anos recebeu estimulação elétrica em seu tálamo, recuperou a consciência e as funções básicas após seis longos anos silenciosos.

No entanto, as ricas conexões no tálamo também representam um enorme problema para a estimulação cerebral: quais circuitos devemos mirar? Um amontoado de nervos poderia alcançar certas camadas do córtex e controlar a consciência; outros podem fazer você sentir dor ou como se estivesse congelando (sem brincadeira). Se quisermos controlar nossos próprios estados conscientes, o primeiro passo é provocar circuitos instáveis ​​específicos escondidos entre milhões de cabos neurais emaranhados.

É isso que o novo estudo se propõe a fazer.

Monkey Business

Usando macacos como modelo para o cérebro humano, a equipe inseriu primeiro vários eletrodos para registrar simultaneamente de muitas regiões do cérebro associadas à consciência. Com base em estudos anteriores, eles se concentraram em uma região específica do tálamo apelidada de tálamo lateral central. Os danos ao CL estão intimamente ligados a distúrbios da consciência e se conectam às regiões externa e profunda do córtex, também envolvidas na conscientização.

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“Decidimos ir além da abordagem clássica de gravação de uma área de cada vez”, disse o autor sênior Dr. Yuri Saalmann. “Gravamos em várias áreas ao mesmo tempo para ver como toda a rede se comporta”.

A equipe então monitorou os padrões de atividade cerebral em macacos enquanto eles estavam acordados, dormindo e sob anestesia, e provocou o tráfego de informações neurais em diferentes rodovias de conexão entre o tálamo e o córtex. Isso permitiu à equipe capturar livremente como são os padrões de atividade entre o tálamo lateral central e o córtex quando o animal está acordado versus inconsciente – uma impressão digital elétrica da consciência, por assim dizer.

Em seguida, usando uma técnica chamada estimulação cerebral profunda, eles usaram eletrodos para entregar manualmente a impressão digital elétrica no tálamo lateral central em macacos totalmente inconscientes da anestesia. Incrivelmente, quando os zaps chegaram a 50Hz – a velocidade de um neurônio lateral central – os macacos acordaram. Seus olhos se abriram, suas expressões mudaram e eles estenderam os braços como se estivessem segurando ou se esticando. Eles também responderam ao toque externo e sons incomuns, sugerindo um alto nível de consciência – mesmo quando as drogas anestésicas ainda estavam pingando em suas veias.

“Eles agiram como se estivessem acordados”, disse Saalmann.

Em outro teste de conscientização, a equipe monitorou as ondas cerebrais dos macacos usando EEG enquanto tocava sons regulares com ruídos estranhos misturados aleatoriamente. Os cérebros dos macacos anestesiados reagiram de maneira semelhante à dos macacos que estavam totalmente acordados. Ou seja, até que a estimulação fosse desligada.

Uma pista para a consciência

A equipe também tentou estimular outras regiões do tálamo em diferentes frequências, mas nenhuma alcançou os mesmos resultados de bombshell que o tálamo lateral central (CL).

Esses dados não apenas apoiam o CL como uma parte necessária do mecanismo de consciência do cérebro, mas também podem explicar por que a estimulação cerebral profunda no tálamo nem sempre funciona em pacientes em coma. Zapping nas áreas gerais não é suficiente; você necessidade para localizar o eletrodo no CL.

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“[The CL] é uma área muito difícil de atingir ”, explicou Saalmann. Para fazê-lo funcionar em macacos, a equipe teve que redesenhar os eletrodos, para que sejam “muito mais adaptados à forma” do tálamo e “imitem de perto a atividade elétrica vista em um sistema saudável e normal”, ele disse. Tentativas anteriores de estimular o tálamo geralmente tentavam frequências de 100 Hz ou mais, o que é o dobro da taxa de disparo dos neurônios do CL. A equipe de Saalmann também tentou uma variedade de frequências de estimulação, mas nenhuma foi tão eficaz quanto o número mágico, 50Hz.

A estimulação elétrica não é a única maneira de impulsionar o cérebro. Um estudo de um tiro em 2016 usou ondas de ultrassom no cérebro de um homem de 25 anos que se recuperava do coma com sucesso. Os cientistas também estão explorando métodos não invasivos de estimulação cerebral, como tecnologias eletromagnéticas transcranianas para ajudar pessoas com distúrbios da consciência.

Isso não quer dizer que resolvemos o dilema do coma. Alguns especialistas alertam que, embora promissor, o CL pode não ser a melhor região do cérebro a ser atingida. “Eu suspeito que existem muitas áreas do cérebro que podem modular o nível de excitação”, disse Aaron Boes, da Universidade de Iowa, que não participou do estudo. Há também a preocupação de que a estimulação cerebral, independentemente do tipo, possa não funcionar em pessoas com dano cerebral catastrófico.

No entanto, o estudo abre caminho para desvendar ainda mais os mecanismos neurais por trás da consciência. E mesmo que ainda não possamos entender completamente esse fenômeno maravilhosamente misterioso de nossas mentes, “é possível que possamos usar esses tipos de eletrodos de estimulação cerebral profunda para tirar as pessoas do coma”, disse Redinbaugh.

Crédito da imagem: ElisaRiva por Pixabay

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