EVOLUÇÃO DOS CONCEITOS SOBRE O CÉREBRO E O PROCESSO DE APRENDIZAGEM   Por Elisa Wolynec   A evolução tecnológica que está revolucionando os processos de ensino e aprendizagem não se limita ao uso de e-learning e ao impacto da Internet sobre a aprendizagem. O desenvolvimento de novas técnicas de imagens, especialmente a tomografia por emissão de pósitrons (PET) e o aperfeiçoamento das técnicas de ressonância Magnética (MRI) permitem observar, em tempo real, imagens da fisiologia associada com o processo de aprendizagem. É possível observar, por exemplo, regiões específicas do cérebro sendo ativadas, quando atividades de leitura são efetuadas, bem como os neurônios em sua intrincada rede, organizando-se e coordenando suas tarefas.   Essas novas técnicas revelam que o cérebro é um sistema aberto auto-organizável que é moldado pela sua interação com objetos e eventos. Ao deparar-se com novos eventos os mecanismos moleculares do cérebro se ajustam a nova realidade. A percepção dos novos eventos é moldada em parte por eventos passados que já produziram anteriormente alterações no cérebro, ou seja, a percepção é moldada pela experiência anterior. Nós nunca ouvimos alguma coisa sob uma forma totalmente objetiva porque o nosso processo de recepção é colorido pelos estímulos que capturaram nosso interesse no passado. Nós construímos conhecimento sobre experiências anteriores.   A evolução da neurociência permite, atualmente, visualizar cada parte do cérebro vivo em ação, do maior circuito até a sinapse no diminuto espaço entre neurônios. É possível registrar a atividade elétrica de uma única molécula no cérebro. Utilizando essas técnicas está ocorrendo um extraordinário fluxo de estudos científicos sobre a mente e o cérebro, sobre o processo de pensamento e aprendizagem, nos processos neurológicos que ocorrem durante o pensamento e a aprendizagem e no desenvolvimento de competências.   Na antiguidade os filósofos imaginavam o cérebro como uma caixa vazia esperando para serpreenchida. Na segunda metade do século passado essa metáfora mudou para uma analogia com um computador esperando para ser programado, acreditando-se que estímulos externos e não uma motivação intrínseca eram os propulsores da aprendizagem. Ensino e aprendizagem eram vistos como sinônimos. O professor é que controlava a aprendizagem e não o cérebro do estudante. Diferenças entre a inteligência individual eram vistas como hereditárias e praticamente imutáveis.   Entretanto, estas recentes pesquisas revelam que o cérebro é formado por um conjunto de sistemas complexos, cada um construído através de seleção natural para auxiliar a espécie humana na tomada de decisão. Trata-se de um sistema biológico aberto, flexível, que cresce e transforma a si próprio em resposta a desafios e que encolhe em conseqüência de falta de uso. O cérebro prefere buscar e descobrir padrões por si próprio, gerenciando mais facilmente situações reais complexas do que artificiais mais simples. O cérebro está sempre tentando fazer conexões entre novos padrões e os já existentes, agindo não só racionalmente, mas também de forma criativa buscando por conexões não usuais. Cada cérebro é tão único quanto as características físicas que dotam cada pessoa da sua individualidade. Não existem duas pessoas que aprendam do mesmo jeito na mesma velocidade. Uma vez que a aprendizagem produz mudanças no cérebro, quanto mais uma pessoa aprende, mais diferenciado torna-se o cérebro. A infância é uma fase da vida definida pela maleabilidade do cérebro e sua predisposição de aprender certas habilidades com pouco esforço, como por exemplo aprender a falar uma língua. Já a adolescência caracteriza-se pela predisposição do indivíduo em responsabilizar-se pela sua própria tomada de decisão.   À medida que os cientistas estudam o processo da aprendizagem verificam que o modelo construtivista de aprendizagem reflete bem o processo natural do cérebro de fazer sentido do mundo ao seu redor. O construtivismo defende que a aprendizagem é essencialmente ativa. Uma pessoa, aprendendo algo novo, incorpora a essa experiência toda sua bagagem de experiências e padrões mentais. Cada novo fato ou experiência é assimilado numa rede viva de compreensão que já existe na mente dessa pessoa. A aprendizagem não é nem uma atividade passiva e nem simplesmente objetiva.   Todos esses novos avanços nos levam a refletir sobre a real utilidade das aulas expositivas e do ensino que se limita em sua grande parte a fornecer informações. O uso de e-learning complementando as aulas presenciais tem mostrado ganhos enormes na aprendizagem dos alunos. Nos países desenvolvidos há uma tendência de diminuir as aulas presenciais e aumentar os trabalhos práticos, especialmente colocando os alunos a trabalhar em pequenos grupos onde podem discutir com seus pares, vivenciar experiências compartilhadas de aprendizagem. Além disso, o ambiente virtual de aprendizagem, complementando as aulas tradicionais, oferece a cada indivíduo a oportunidade de aprender do seu jeito, na sua velocidade.   Os tempos atuais apresentam grandes desafios aos professores, colocando ao seu dispor informações sobre os mecanismos de aprendizagem de um lado e ferramentas de e-learning que lhes propiciam uma infra-estrutura diferente da que estavam habituados, mas muito poderosa. É tempo de inovar na criação de ambientes de aprendizagem. É mais do que nunca a hora de transforma instituições de ensino em instituições de aprendizagem.   http://www.techne.com.br/artigos/ArtEdu_evolucao.pdf

Sistema Sensorial   A sensibilidade corporal (sentir o meio ambiente externo e interno) é possivelmente a modalidade sensorial mais antiga entre todos os animais. Originou-se da sensibilidade da própria célula, como nos protozoários (ameba, por exemplo), capazes de modificar o trajeto de seus movimentos quando são atingidos por estímulos físicos ou químicos do meio ambiente.   Os organismos multicelulares, como as formigas, os lagartos, as aves e os mamíferos, entre outros, desenvolveram um sistema nervoso mais complexo para realizar essa tarefa. A característica dos receptores da sensibilidade corporal é a variedade e a distribuição dispersa no organismo. Alguns deles são simples terminações livres de fibras nervosas ramificadas, outros, entretanto, são mais complexos, associados às células não-neurais e compondo pequenos órgãos receptores, como os da visão e da audição.   As sensações envolvem a capacidade de transduzir (conversão de um sinal externo à célula, geralmente químico, em um sinal interno), codificar e, por fim, perceber as informações geradas por estímulos oriundos do meio externo ou interno do organismo. Uma grande parte do encéfalo está devotada a essa tarefa. Embora os sentidos básicos – sensação somática, visão, audição, sensação vestibular e os sentidos químicos – sejam muito diferentes uns dos outros, umas poucas regras fundamentais determinam a forma como o sistema nervoso lida com essas diferentes modalidades.   As células nervosas altamente especializadas, denominadas receptores, convertem a energia associada com forças mecânicas, luzes, ondas de som, moléculas odoríferas ou substâncias químicas ingeridas em sinais neurais sensoriais aferentes que, por sua vez, ativam neurônios centrais capazes de representar tanto os aspectos qualitativos como quantitativos do estímulo – sensação somática, visão, audição – e a localização do estímulo no espaço (onde ele se encontra). A sensibilidade corporal: a percepção da realidade   A percepção começa quando uma forma qualquer de energia incide sobre as interfaces (elementos, recursos, informações capazes de proporcionar uma ligação entre dois sistemas) entre o corpo e o ambiente, sejam elas externas ou internas. Nessas interfaces se localizam células especiais capazes de traduzir a linguagem do ambiente para a linguagem do sistema nervoso: os receptores sensoriais. São essas células especiais que definem o que comumente chamamos de sentidos: visão, audição, sensibilidade corporal, olfação e gustação.   Mas nosso cérebro é capaz de sentir mais (consciente ou inconscientemente) do que esses cinco sentidos clássicos permitem supor. O cérebro detecta também alterações sutis da posição do corpo quando nem nos damos conta disso, mudanças da pressão, da composição e temperatura do sangue que jamais chegam à nossa consciência e de diversos movimentos viscerais imperceptíveis (alguns são perceptíveis). Além disso, em cada um dos grandes sentidos percebemos diferentes aspectos (subtipos sensoriais), como, por exemplo, a visão de cores, de movimento, etc.; nos sons distinguimos a intensidade, o timbre, a suavidade e assim por diante.   Os receptores são específicos (não podemos ativar com luzes os nossos ouvidos), isto é, eles são especializados para detectar somente algumas formas de energia. Os sensores captam, conforme a região, determinada espécie de energia específica (estímulo, mensagem ou informação): energia mecânica (mecanorreceptores), luminosa (fotorreceptores), térmica (termorreceptores) e química (quimiorreceptores).   Cada tipo se subdivide em subtipos ainda mais específicos: há mecanorreceptores que detectam sons (o feto no útero da mãe quando esta fala), há os que detectam estímulos sobre a pele, há os que detectam alongamentos dos músculos e vários outros. Também há fotorreceptores especializados em detectar radiação próxima do azul, outros mais sensíveis à radiação próxima do verde e assim por diante.   Todos eles, uma vez estimulados (ativados), são capazes de produzir potenciais receptores. Nesses casos ocorrem alterações lentas da voltagem da membrana, proporcionais à potência do estímulo. As alterações, posteriormente, podem se transformar em potenciais de ação (unidade digital do código do sistema nervoso) enviando a informação para outras regiões do encéfalo. A tradução (transformação) da energia incidente (luz, som) em potenciais receptores é chamada transdução na linguagem da neurociência.   A transdução consiste na absorção da energia incidente por certas proteínas da membrana plasmática dos receptores (local apropriado onde incide o estímulo), seguida do emprego dessa energia na abertura de canais iônicos, gerando assim o potencial receptor. Esse se irradia ao longo da membrana e ativa outros canais iônicos que produzem novos potenciais de ação, ou então provocam a liberação de neurotransmissores que ativam outras células nervosas da cadeia sensorial.   Portanto, não há como “ouvir”, “ver” ou “sentir” algo que não seja transmitido pelas energias: luminosa, sonora, gustativa, odorífera, etc. Caso você tenha lido nos jornais que alguém viu, ouviu, conversou com algum ser, sem que houvesse contato com o corpo físico emissor dessa energia, você pode ter certeza que o “felizardo”, relator de visões ou sons sem objeto, ou estava mentindo, ou acreditando nos seus próprios pensamentos (representações mentais), ou, ainda, apresentando um sintoma psiquiátrico chamado de alucinações e ou idéias delirantes. Sem a presença de estimulação adequada, cientificamente pensando, é impossível a transmissão de informações. Entretanto a fé, como se sabe, “remove montanhas”.   Logo não há som sem a presença de um estímulo sonoro de um lado e uma pessoa de outro para escutar o possível ruído; não há gosto sem ninguém para provar algo; não há cores sem que alguém as veja. Isso parece esquisito, eu sei, mas existem explicações. As coisas do mundo existem independentemente umas das outras; todo mundo sabe disso. Não é?   Sabe-se que existem atributos físicos e químicos que são próprios de objetos físicos. A água da torneira da pia da cozinha emite vibrações que se propagam pelos meios materiais circundantes até se dissiparem à distância. Mas essas vibrações só se transformam em sons se houver nas proximidades algum ser vivo dotado de um sistema nervoso com capacidade de senti-las e percebê-las como tal. Esta é a definição de som: é preciso alguém que escute algo. Do mesmo modo ocorre com o paladar, o cheiro da terra molhada, etc. Os atributos dos “sentidos” (sensoriais)   Os sentidos correspondem à tradução para a linguagem neural das diversas formas de energia contidas no ambiente, o que torna possível classificá-los de acordo com essas formas de energias. Eles têm sido chamados de modalidades sensoriais, aceitando-se geralmente a existência de cinco tipos: visão, audição, somestesia (vulgarmente chamado de tato), gustação ou paladar e olfação ou olfato: essas são as modalidades que atingem a percepção, excluindo as que não atingem a consciência. O espectro audível, visual e outros variam com as espécies: cães, morcegos, beija-flores, águia, etc., cada um tem sua maior sensibilidade a um ou outro estímulo.   A somestesia (sensações provenientes da estimulação da superfície e do interior do corpo) é uma modalidade sensorial ativada por diferentes formas de energia: mecânica, térmica e química. Uma importante parcela dessa ação é realizada pelo sistema nervoso autônomo (SNA), que, de fato, não é totalmente autônomo, pois suas ações são coordenadas por regiões superiores do sistema nervoso central (SNC). Desse modo, o termo “sistema nervoso autônomo” é um termo inadequado, mas consagrado. O organismo é uma máquina que funciona continuamente sob forte influência do ambiente externo. Sistema nervoso autônomo   O SNA apresenta duas divisões clássicas e uma ainda controvertida. As duas divisões clássicas são a simpática e a parassimpática; a controvertida é a divisão gastroentérica. Esta última é constituída por uma intrincada rede de neurônios situados nas paredes das vísceras, que participam do controle da função digestiva. A divisão simpática difere da parassimpática em vários aspectos, entre os quais sua organização anatômica: a simpática ocupa a medula toracolombar, enquanto a parassimpática tem uma parte no tronco encefálico e outra na medula sacra. Ambas as divisões apresentam uma sinapse entre o neurônio central e o alvo periférico, dando origem à sinapse ganglionar, mas seus círculos diferem: a simpática apresenta um neurônio pré-ganglionar curto e um pós-ganglionar longo, enquanto a parassimpática apresenta um pré-ganglionar longo e um pós-ganglionar curto. O neurotransmissor da sinapse ganglionar é geralmente a acetilcolina nas duas divisões, mas, no alvo, a divisão simpática libera geralmente a noradrenalina, enquanto a parassimpática libera a acetilcolina.   Funcionalmente, a divisão simpática atua fortemente em situações de emergências, embora participe também do controle orgânico do dia-a-dia. A divisão parassimpática faz o oposto: atua destacadamente na contínua regulação dos órgãos e sistemas, mas participa também das situações estressantes que aparecem.   O SNA exerce o seu controle sobre os órgãos ativando fibras musculares (lisas na maioria das vísceras, estriadas no coração) e células glandulares. No sistema digestório, o SNA regula a secreção das glândulas que dissolvem o bolo alimentar e lubrificam a sua passagem pelo trato gastrintestinal, além de produzir os movimentos peristálticos que propelem o bolo adiante.   No sistema cardiovascular, o SNA regula a frequência e a força dos batimentos cardíacos, bem como o diâmetro dos vasos sanguíneos, controlando com isso a pressão arterial e a irrigação dos vários tecidos de acordo com as necessidades de cada momento. O SNA participa também do controle da função respiratória; neste caso, os movimentos ventilatórios dependem muito dos músculos estriados comandados por outras regiões neurais, mas a ativação das glândulas mucosas das vias aéreas e principalmente de suas variações de diâmetro são controladas pelo SNA.   No sistema urinário, a principal participação do SNA é na micção: a contração da bexiga e o relaxamento de um dos seus esfíncteres são provocados no momento de urinar, e o oposto quando é o momento de armazenar a urina produzida pelos rins.   Finalmente, o ato sexual conta também com a participação do SNA, o responsável pela ereção da genitália masculina e o ingurgitamento da feminina, bem como da produção do esperma e das secreções vaginais. Plano geral dos sistemas sensoriais   Todo sistema sensorial, como qualquer parte do sistema nervoso, é composto de neurônios interligados formando circuitos neurais que processam a informação que chega do ambiente. Os estímulos sensoriais se originam no ambiente externo ou interno em relação ao organismo. Os estímulos geralmente incidem sobre uma superfície onde se localizam células especialmente adaptadas para captar cada tipo de energia acontecida; essas células são os primeiros elementos dos sistemas sensoriais, recebendo o nome de receptores sensoriais (denominadas também de células primárias ou de primeira ordem dos sistemas sensoriais).   Essas células nem sempre são neurônios, como, por exemplo, os receptores visuais, bem como os auditivos, os gustativos e os vestibulares (encarregados de avaliar a posição da cabeça) que são células epiteliais modificadas. Sendo neurônios, ou não, todas essas células se ligam através de sinapses com neurônios secundários ou de segunda ordem; estes, por sua vez, se ligam aos neurônios terciários ou de terceira ordem e assim por diante. Esses circuitos, em cadeia, levam a informação, de estação em estação, de lugar em lugar, traduzida do ambiente pelos receptores a regiões progressivamente mais complexas do encéfalo.   Os receptores devem estar intactos e bem localizados no organismo: os que detectam a pressão sanguínea, por exemplo, estão nas paredes dos vasos. Enquanto os receptores estão posicionados em diferentes tecidos e órgãos, nervosos ou não, os neurônios subsequentes estão sempre localizados dentro do sistema nervoso, seja no periférico (SNP), seja no central (SNC).   O ponto final desse caminho informativo sensorial é o córtex cerebral. Nessa região serão realizadas as operações que resultarão na percepção e identificação do estímulo, ou respostas necessárias às funções de controle motor ou controle orgânico. “O cheiro é de café. Vou até a cozinha tomar uma xicrinha”; uma tomada de decisão para os córtices cerebrais.   Galeno Alvarenga, 4/fev/2010

Introdução à Memória   Uma das mais intrigantes funções complexas do encéfalo é a capacidade de armazenar informação oriunda da experiência e evocar grande parte dessa informação conforme nosso desejo; sem essa capacidade muitas das funções cognitivas não funcionariam, portanto, seríamos, caso existíssemos, muito diferentes do que somos.   Enquanto o termo “aprendizado” é usado para designar o processo pelo qual uma nova informação é adquirida, o termo “memória” é utilizado para indicar a capacidade que tem o homem e os animais de armazenar informações que possam ser recuperadas (lembradas) e utilizadas posteriormente. Por outro lado, um fato igualmente importante é a capacidade normal que temos de esquecer muitas informações.   São vários os processos da memória; esses começam com a aquisição ou aprendizagem do fato, coisa ou evento. Em seguida pode ocorrer a retenção do experimentado durante tempos variáveis. As nossas memórias acerca de pessoas, lugares e eventos definem quem somos nós.   Essas gravações dos fatos e eventos experimentados não são formadas instantaneamente. Cada nova memória, possível de ser gravada, é gradualmente transformada de um estado inicial lábil (instável), quando elas ainda são mais vulneráveis à disrupção (interrupção do curso normal de um processo), para um estado mais permanente (quando elas se tornam resistentes à interrupção); só assim elas se tornam estabilizadas ou consolidadas.   A consolidação sináptica se inicia e se completa após horas de treino; ela envolve a estabilização das mudanças sinápticas nas junções entre neurônios (ligações dos circuitos), o crescimento de novas conexões e a reestruturação dos já existentes; portanto, envolve a reorganização gradual de regiões do cérebro que sustenta a memória.   Nos seres humanos, as memórias de todos os dias dependem inicialmente do sistema do lobo temporal medial, incluindo o hipocampo. Quando essas memórias se fixam por tempo mais prolongado, elas ficam cada vez mais dependentes de outras regiões do córtex.   Estudos recentes começaram a mostrar mais claramente como as memórias antigas estão organizadas no córtex e os eventos moleculares e celulares que são subjacentes a essa consolidação. Os estudos mostram que o hipocampo tem um papel tempo-limitado no armazenamento e lembrança (recuperação) de algumas formas de memórias (é ativado durante o início do processo).   Essa ideia forma o dogma central das opiniões contemporâneas do sistema de consolidação: a função do hipocampo como sendo uma estocagem para novas informações, mas o armazenamento permanente depende largamente da rede cortical. Embora se tenha um bom conhecimento do mecanismo subjacente à formação de memórias dependente do hipocampo, pouco se sabe acerca de como essas memórias são transformadas nas de longa-vida (memórias remotas da rede cortical).   O oposto à memória, isto é, o esquecimento patológico, ou amnésia, tem sido especificamente instrutivo acerca das bases neurológicas da memória. A amnésia é definida como a incapacidade de aprender novas informações ou de evocar (lembrar, recuperar) as informações que tinham sido adquiridas. Classificação: Tipos e Subtipos de Memória   Os mecanismos neurais da memória não são completamente conhecidos. Considera-se que as informações transitórias e duradouras são armazenadas em diversas áreas corticais, de acordo com a sua função: memórias motoras no córtex motor, memórias visuais no córtex visual e assim por diante.   Dessas regiões elas podem ser mobilizadas como memória operacional pelas áreas pré-frontais, em ligação com áreas do córtex parietal e occitotemporal. Além disso, as memórias explícitas (conscientes) podem ser consolidadas pelo hipocampo e áreas corticais adjacentes do lobo temporal medial, em conexão com núcleos do tálamo e do hipotálamo.   Finalmente, o processo de consolidação pode ser fortemente influenciado por sistemas moduladores, especialmente aqueles envolvidos com o processamento emocional, como o complexo amigdalóide (amidalóide) do lobo temporal.   Vários mecanismos celulares e moleculares foram propostos como bases biológicas da memória, entre eles, os mecanismos da plasticidade sináptica e outros fenômenos de modificação dinâmica da função e da forma do sistema nervoso, em resposta às alterações do ambiente.   Exemplos da transferência continuada de informação de memória de curta duração para a de longa duração são observados no fenômeno do “priming” (gravação). O “priming” é tipicamente demonstrado apresentando-se aos sujeitos submetidos a um experimento um conjunto de itens onde eles são expostos sob falsos pretextos. Por exemplo: uma lista de palavras pode ser fornecida com a instrução de que os sujeitos devem identificar alguma característica que seja na verdade estranha ao experimento (por exemplo, dizer se as palavras são verbos, adjetivos ou substantivos). Mais tarde – em geral no dia seguinte – os mesmos indivíduos recebem um teste diferente do anterior; pede-se a eles que preencham com letras que faltam e que vierem à cabeça.   A lista que funciona como teste na verdade inclui fragmentos de palavras que foram apresentadas no dia anterior, misturados com fragmentos de palavras que não haviam sido apresentadas.   Os sujeitos colocam as letras para completar as palavras que foram apresentadas no dia anterior em uma velocidade muito maior do que seria esperado pelo acaso, mesmo que não tenham memória específica das palavras vistas anteriormente. Além disso, são mais rápidos para preencher com letras que formam as palavras previamente vistas do que palavras novas.   O “priming” mostra que uma informação previamente conhecida tem influência no conhecimento e ou detecção de outra, embora possamos estar completamente inconscientes de seu efeito no comportamento subsequente. O significado do “priming” é bem conhecido – pelo menos intuitivamente – de anunciantes, de professores, de cônjuges e de outros que tenham motivos para influenciar o modo como pensamos e agimos (criar intenções; criar um motivo para que uma idéia defendida pareça mais verossímil).   As memórias, mesmo aquelas sobre as quais estamos bastante seguros, são frequentemente falsas. Um teste de memória coloca numa primeira lista as palavras: bala, acre, açúcar, amargo, bom, sabor, dente, amável, mel, refrigerante, chocolate, coração, bolo, comer e torta; na segunda lista: sabor, ponto. No dia seguinte uma nova lista é apresentada. Pede-se aos sujeitos para identificarem as que existiam na lista do dia anterior. Um grande número de erros foi verificado. Por exemplo: a palavra “doce” que não existia na primeira lista era imaginada como tendo existido, devido à palavra bolo, torta, etc.   Galeno Alvarenga, 04/fev/2010