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segunda-feira, 12 de janeiro de 2009

Nicolelis e Donald Hebb por Gilson Lima

Miguel Nicolelis tem sido uma das maiores referências dos últimos anos da ciência brasileira. É um cientista do "cérebro". Tenho acompanhado, dentro do possível, seus escritos e suas falas.
Segundo Nicolelis,  Hebb em sua ciência do comportamento é dos livros mais citados e menos lidos dos estudiosos do cérebro e da mente, mas a contribuição de Donald Hebb - para ele - foi imensamente maior do que a sua famosa lei do aprendizado que leva o seu nome:

“Ele (Hebb) foi o primeiro a declarar que “não existe a ditadura do neurônio único”, conta Nicolelis. O que existem são circuitos.

O importante aasim é então estudar os neurônios em sociedade, essas frágeis células atuando em redes. O que importa agora para entender o comportamento são os cliques neurais. Uma comunidade de neurônios em ação se formando e se autoformando. Vejamos o que nos diz Miguel Nicolelis sobre um de seus mais importantes pressupostos, de sua maior influência teórica e aplicada: Donald Hebb e sua visão do aprendizado celular em redes.

Segundo Nicolelis:

... "Donald Hebb o psicólogo canadense autor do livro A organização do comportamento, publicado em 1949 se tornou um grande clássico da neurociência moderna, mais ou menos 30 anos depois da publicação. E também se transformou num dos livros mais citados e menos lidos da eurociência moderna, porque o número de citações desse livro é gigantesco e se refere a um parágrafo onde Hebb trata de uma lei do aprendizado, uma lei que se transformou, que ganhou o seu nome, tornando-se uma regra de aprendizado que foi chamada de Lei do Aprendizado de Hebb. Todavia, o livro inteiro, por isso que eu digo que ele é citado, mas pouco lido, trata da teoria que Hebb lançou de como os circuitos neurais deveriam, na realidade, funcionar. Na contramão de toda neurociência da época, que se dirigia, a passos muito rápidos e largos, a focar no neurônio isolado, na célula neuronal, como a unidade funcional do sistema nervoso, o Hebb falou,

“Não, está tudo errado, não existe a ditadura do neurônio único, o que existe é a democracia do circuito neural, onde cada neurônio tem uma importância muito pequena, em que é só o conjunto dos milhões de neurônios, distribuídos por todo o cérebro, que verdadeiramente define qualquer que seja a função neural que você queira estudar ou definir”.

Continuamos com Nicolelis:

..."Basicamente, Hebb criou a noção do código distribuído neural, que na época foi considerado um fracasso total. Ele não tinha evidência experimental nenhuma, ele se baseava numa série de estudos de lesões cerebrais, realizados pelo seu orientador na Yale [Universidade de Yale], que não quis assinar o livro com ele, que se recusou a ser co-autor do livro, isso foi devastador para a vida do Hebb. Mas basicamente ele criou uma nova era, sem que ninguém percebesse, o que é muito característico da ciência. De repente alguém começa a falar alguma coisa que 90% da área diz que é um total absurdo, só para lembrar ou aprender 30 anos depois que esse era o caminho a ser seguido, mas foi abandonado. Niclolelis escreveu que geralmente essas pessoas não insistem, não persistem naquela idéia, e ela morre pela simples inanição do suporte humano, que, como nós todos sabemos, é pequeno em qualquer área como essa, onde a competitividade intelectual é tão intensa".

Ainda Nicolelis:

"Hebb era um cara teimoso, como todo canadense que nasce no meio da tundra, tem apenas quatro horas de sol por dia, então ele insistiu, insistiu e definiu o que se transformou no conceito, em minha opinião pelo menos, mais influente da neurociência dos últimos 20 anos, que é o conceito da população neural, ou do cell ensemble, neural ensemble, o conjunto neuronal, que reza desde 1949 do ponto de vista teórico e infelizmente levou mais ou menos 60 anos para a gente chegar num ponto em que podemos testar as idéias que o Hebb colocou no papel. Esse conceito reza que é uma coleção difusa de neurônios distribuídos por múltiplas estruturas neurais que forma a unidade funcional do sistema nervoso, seja qual for o comportamento que você estiver interessado em entender, como os nossos sonhos, a nossa capacidade de prever o futuro, as nossas memórias, os nossos comportamentos motores, a nossa habilidade de ouvir o avião passando aqui em cima, de falar, de esperar algo, de antecipar algo, qualquer comportamento, ingerir alimentos, controlar o nosso ciclo cardíaco, o nosso ciclo de sono, enfim todas essas funções só ocorrem a partir de um conjunto de neurônios atuando como uma orquestra, atuando como um coral, atuando quase como uma verdadeira democracia neural, onde todos votam, mas onde o voto individual, apesar de fundamental, vale pouco, porque é o conjunto desses votos neurais que define o resultado dessa suposta eleição cerebral. E foi assim então que durante muito tempo os neurofisiologistas se encontravam num grande dilema.
A maioria da área, a maioria dos fisiologistas atuando na área que evidentemente investiram pesado numa série de avanços tecnológicos, decidiu que o experimento a ser realizado, para definir, descobrir o código neural, seria ouvir a atividade ou mapear, ou quantificar a atividade neural de uma única célula de cada vez. E durante 40 anos toda, ou a grande maioria, da neurociência, da neurofisiologia, se dedicou a criar tecnologias que permitissem um único eletrodo, um filamento de metal revestido com uma camada de plástico, introduzido no sistema nervoso de tal sorte que a gente pudesse registrar a atividade elétrica de uma célula de cada vez. Uma vez que você registrava uma célula, você mudava para outra, e aí para outra, e aí para outra. A idéia era mais ou menos - hoje em dia é fácil falar porque a gente tem a perspectiva de ver a história, mas foi uma técnica que revolucionou a neurofisiologia e todo mundo que era alguém na neurociência nos anos 1950, 60 e 70 se dedicou a esse tipo de metodologia - como ir para uma ópera e só ouvir Maria Callas cantar e esquecer todos os outros participantes da ópera, e ignorar o que eles tinham a dizer durante toda a execução do libreto. Ou tentar ir para a Floresta Amazônica, que é um exemplo um pouco mais apropriado, e tentar entender como o seu ecossistema funciona analisando uma folha de cada vez. Meio complicado, não é?"

A influência de Hebb no âmbito experimental das atividades de Nicolelis também ficam evidentes. Segundo ele mesmo. Vejamos:


"A alternativa experimental que o Hebb propôs pode ser então entendida do seguinte modo sintetiza Nicolelis: "em vez de um eletrodo, usar centenas, milhares de eletrodos e escutar toda a ópera, escutar mais vozes, talvez não todas as vozes, mas a maioria, ou um número razoável que lhe permitisse ter uma visão um pouco mais ampla do que é que era o libreto que você tava tentando decodificar".

Segundo Nicolelis na analogia da floresta, é tentar examinar a fisiologia de múltiplas árvores em vários locais da floresta ao mesmo tempo, na tentativa de reconstruir as leis fundamentais que regem aquele ecossistema. É mais ou menos essa a analogia e esse o embate que a neurofisiologia teve durante 50 anos. Até que nos últimos 20 anos novas tecnologias nos permitiram realizar exatamente o que o Hebb propôs em 1949. Começar a escutar a atividade elétrica de populações de neurônios simultaneamente em animais treinados a realizar uma série de comportamentos.

Por fim sintetiza Nicolelis:

 "O que essa habilidade tecnológica nos conferiu foi a possibilidade de começar a buscar respostas para as questões fundamentais levantadas por Hebb e outros teóricos ao longo dos últimos 40 anos. Basicamente as questões são essas: qual é o mínimo tamanho de uma população neural que é capaz de sustentar um comportamento qualquer? Vamos lá, mexi o meu braço nessa direção, quantos neurônios atuaram? Um neurônio não dá, nós sabemos disso. Se você estiver mapeando a atividade de uma única célula, você vai ver, se você tentar fazer esse comportamento repetitivamente, não há como você reproduzir esse comportamento usando a atividade de uma célula, não importa quão precisa seja a célula do cérebro. Agora, se você começar a juntar células, qual é o número mínimo de neurônios atuando em conjunto que vai lhe permitir que isso seja feito? Esse número é sempre o mesmo? Ou ele varia? Os neurônios que participam dessa população são sempre os mesmos ou podem ser sorteados de uma grande população e fazer parte de um grupo que basicamente é usado a cada momento no tempo para produzir um comportamento em particular? Quais são os fatores que influenciam a dinâmica de interação dessa população? Quais são os resultados, quais são os parâmetros que uma população fixa de neurônios pode produzir? Será que a gente pode extrair múltiplos parâmetros simultaneamente de uma mesma população? Ou seja, será que essa população tem a capacidade de realizar múltiplas tarefas ao mesmo tempo? E, finalmente, quais são os mecanismos fisiológicos que permitem que diferentes células se agrupem em diferentes combinações de neurônios e permitam realizar o mesmo comportamento?".

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Então tá. Minha posição sobre esse caminho - importante e significativo de Nicolelis - estará cunhada mais adiante para aqueles que ainda aventurarem me seguir por aqui nos intrincados becos do labirinto desse meu blog.
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Gilson Lima – Sociólogo da Ciência – CNPQ. Pesquisador do Research Committee Logic & Methodology and at the Research Committee of the Clinical Sociology Association International Sociological (ISA).  E-mail: gilima@gmail.com Blog: http://glolima.blogspot.com/

terça-feira, 6 de janeiro de 2009

Evolução humana chegou ao ápice, diz geneticista

09 de outubro, 2008 - 08h24 GMT (05h24 Brasília)
Evolução humana chegou ao ápice, diz geneticista.

Um professor da Universidade de Londres afirmou que a humanidade chegou ao fim de sua evolução.
O geneticista Steve Jones, em uma conferência chamada "O Fim da Evolução Humana", argumentou que, devido aos avanços da tecnologia e da medicina, já não são apenas os mais fortes que passarão seus genes para a geração seguinte.
Ele sugeriu que o tipo de homens que encontramos no mundo hoje é o único que haverá - porque os seres humanos não ficarão mais fortes ou inteligentes ou saudáveis.
"Acho que todos estamos de acordo com o fato de a evolução ter funcionado de forma adequada para o ser humano no passado", afirmou o cientista à BBC.

Evolução e passado

"Um dos exemplos está nas razões que permitiram que o homem negro vivesse na África e o branco pudesse viver na Europa."
"O homem branco perdeu o pigmento de melanina da pele, absorvendo mais radiação solar e produzindo mais vitamina D, permitindo que seus filhos crescessem mais saudáveis."
"Este é apenas um exemplo, há vários outros. Ao compreender como foi a evolução no passado, podemos deduzir como será no futuro", afirmou.
Segundo o cientista, para que exista evolução são necessários três fatores: seleção natural, mutação e mudanças aleatórias.
O cientista acredita que os humanos reduziram de forma inesperada nossas taxas de mutação devido às mudanças de nossos padrões reprodutivos.
Mas, o fator mais importante que alterou as mutações é a redução do número de homens mais velhos que têm filhos.

Mutações

Diferente das mulheres que, com o avanço da idade produzem menos óvulos, os homens nunca deixam de produzir espermatozóides.
Quando o homem chega aos 29 anos, em média a idade de procriação masculina ocidental, ele já copiou e repassou 300 vezes o espermatozóide original que o criou (e que foi passado por seu pai). Em um homem de 50 anos, isto já ocorreu mil vezes.
Cada vez que o espermatozóide é copiado e repassado, ocorrem divisões celulares, cada uma com possibilidades de mutação, e talvez de erros.
Desta forma, com menos pais em idade avançada existem menos possibilidades de passar para a geração seguinte mutações ou defeitos aleatórios.

Sem seleção

"Outro fator (a ser levado em conta) é a diminuição da seleção natural", afirmou Jones.
"Na antiguidade a metade das crianças que nasciam na Inglaterra morria antes de chegar aos 21 anos e estas mortes eram a base da seleção natural."
"Hoje, em grande parte do mundo desenvolvido, 98% destas crianças sobrevivem, chegam aos 21 anos, quase não existem diferenças entre os que morrem e entre os que sobrevivem antes de se reproduzirem", acrescentou o cientista.
Segundo o cientista também foi reduzida a quantidade de mudanças aleatórias na raça humana.
"Atualmente os humanos são 10 mil vezes mais comuns do que deveríamos ser, tendo como base as regras do reino animal. E isto se deve à agricultura."
"No mundo todo, todas as populações estão cada vez mais ligadas e as possibilidades de mudanças aleatórias estão diminuindo", afirmou Jones.
De acordo com o geneticista, "estamos nos misturando em uma espécie de massa global e o futuro não será branco e negro, será cor de café".
"Acredito que vão ocorrer mudanças, mas nossas mudanças não serão físicas, serão mentais", afirmou Jones.

Meu comentário.

Um único comentário. Essa me parece uma variação do fim da História (Lembram?). Esse cientista deve, por castigo, ler o meu livro e em português para entender minha idéia de evolução simbiogênica. Ele me parece um desses humanos que se acham o ápice não só da natureza, mas de toda evolução cósmica. Ele podia começar a pesquisar vida fora do sistema solar. Quem sabe ficaria com algumas dúvidas. Talvez ficasse com dúvidas também se nós chegamos mesmo no fim da história, inclusive, do que ele entende por corpo.... ou mudanças não mentais. Só não entendo por que o CNPQ não me financia, mas entendo que está faltando muita filosofia, ciência mesmo e uma densa sociologia da ciência nesses projetos de pesquisas envolvidos na competitividade do saber da superespecialização disciplinar. Esses caras quando resolvem pensar universalmente ou abstrair é triste. É melhor dizer, parem! Voltam para o laboratório ou então vão estudar, ler um texto com profundidade,...

Um só neurônio pode influenciar comportamento, diz estudo

21 de dezembro, 2007 - 11h01 GMT (09h01 Brasília)
Carolina Glycerio
De São Paulo
Um só neurônio pode influenciar comportamento, diz estudo
O estímulo de apenas um neurônio pode desencadear reações nervosas e afetar o comportamento, apontam estudos feitos em ratos e publicados na revista científica Nature.

A conclusão contraria a noção de que muitos neurônios, um número na casa dos milhares, são necessários para detonar uma resposta em funções cerebrais como o aprendizado e a memória.
"Já se suspeitava, mas não tínhamos a comprovação, de que um único neurônio pode permitir o desempenho de funções cerebrais", afirma o neurocientista Clóvis Orlando, professor da Universidade Federal Fluminense.
Segundo o cientista, que pesquisa células tumorais, os resultados abrem caminho para uma visão diferente do cérebro que os cientistas que já vêm desenvolvendo, que passa pelo fim dessa noção de que o número de neurônios é limitado.
Orlando destaca, no entanto, que isoladamente um neurônio não desempenha função alguma. Ele precisa se juntar com a glia, célula de sustentação cerebral que fornece oxigênio e nutrientes, para daí receber o estímulo e desencadear a sinapse.
"O que o estudo sugere é que a comunicação neurônio-glia pode, através da formação de sinapses, determinar a fisiologia da aprendizado, da memória."
Bigodes
O primeiro estudo citado na Nature consistiu em estimular neurônios na parte do cérebro dos ratos ligada à sensibilidade dos bigodes - que os ajudam a se orientar em ambientes de visão limitada.
Essa região é composta de cerca de dois milhões de neurônios e cada bigode transmite sinais para um grupo de células.
Segundo os pesquisadores, liderados pelo neurobiólogo Karel Svoboda, do Instituto Médico Howard Hughes, em Nova York, a observação dos animais mostrou que o estímulo de poucos neurônios é suficiente para influenciar fatores que serão determinantes na fisiologia do aprendizado.
Uma outra equipe de pesquisadores, liderada por Michael Brecht, do Centro Médico Erasmus, na Holanda, e Arthur Houweling, da Universidade de Humboldt, de Berlim, tentou isolar o papel individual dos neurônios com experimentos que analisaram a influência de cada um deles na capacidade tátil dos animais.
As duas equipes utilizaram técnicas que lhes permitiram estimular feixes específicos de neurônios. Svoboda e seus colegas criaram ratos transgênicos que respondiam ao estímulo da luz. Recompensando os animais com água, os pesquisadores conseguiram respostas que envolviam apenas 60 neurônios.
O outro grupo instalou eletrodos projetados para ativar neurônios individuais dentro do córtex cerebral dos ratos. Eles então treinaram os ratos a "apagar" a luz quando sentissem o estímulo. Em média, os animais responderam ao estímulo de um único neurônio em 5% do tempo. Mas no caso de alguns neurônios específicos, a resposta ocorria em 50% do tempo.
Já Svoboda e Brecht dizem que seus estudos não encerram o processo de conexões neuronais. Segundo Svoboda, os experimentos mostram que animais podem coletar dados muito espaçados, mas não comprovam que essaa coleta é espaçada o tempo todo.
Segundo os dois pesquisadores, para avançar nas conclusões, seria preciso usar técnicas muito sensíveis de monitoramento da atividade neural. "Isso ainda não foi feito de forma satisfatória. Há questões técnicas a ser superadas, mas muita gente está trabalhando nisso."

Meu comentário:

Como sociólogo não acredito no individualismo nem no comportamento macro visível, imagine molecular. Essa notícia é contra todas as novidades que estão sendo descobertas. A noção da unidade neuronal do sistema nervoso (como processo discreto, dando mais importância ao neurônio que o assembler - a rede ou redes pequenas, médias, longas até as mais complexas) é o que se pensava Cajal com sua descoberta no final do Século XIX.
Já vi simulações complexas com "bigodes" de camundongos em Natal - Rio Grande do Norte no Instituto de Neurociências do Nicolellis quando estive lá recentemente em novembro de 2008) com É algo espantoso em termos de redes e complexidades de conexões. Imagine um rato fugindo de um gato e calculando sua fuga junto o um distante buraco da parede (tudo isso é feito em milissegundos pelos bigodes. Tire apenas um deles que o rato vai se estoporar pela parede e nem preciso de verba do CNPQ para isso.