3.4: O cérebro e a medula espinhal

Objetivos de

• Explique as funções da medula espinhal
• Identifique os hemisférios e lóbulos do cérebro
• Descreva os tipos de técnicas disponíveis para médicos e pesquisadores obterem imagens ou escanear o cérebro

O cérebro é um órgão extremamente complexo composto por bilhões de neurônios e glia interconectados. É uma estrutura bilateral ou bilateral que pode ser separada em lobos distintos. Cada lobo está associado a certos tipos de funções, mas, em última análise, todas as áreas do cérebro interagem umas com as outras para fornecer a base para nossos pensamentos e comportamentos. Nesta seção, discutimos a organização geral do cérebro e as funções associadas às diferentes áreas do cérebro, começando com o que pode ser visto como uma extensão do cérebro, a medula espinhal.

A medula espinhal

Pode-se dizer que a medula espinhal é o que conecta o cérebro ao mundo exterior. Por causa disso, o cérebro pode agir. A medula espinhal é como uma estação retransmissora, mas muito inteligente. Ele não apenas encaminha mensagens de e para o cérebro, mas também tem seu próprio sistema de processos automáticos, chamados reflexos.

A parte superior da medula espinhal é um feixe de nervos que se funde com o tronco cerebral, onde os processos básicos da vida são controlados, como respiração e digestão. Na direção oposta, a medula espinhal termina logo abaixo das costelas — ao contrário do que poderíamos esperar, ela não se estende até a base da coluna.

A medula espinhal está funcionalmente organizada em 30 segmentos, correspondendo às vértebras. Cada segmento está conectado a uma parte específica do corpo através do sistema nervoso periférico. Os nervos se ramificam da coluna em cada vértebra. Os nervos sensoriais trazem mensagens; os nervos motores enviam mensagens para os músculos e órgãos. As mensagens viajam de e para o cérebro em todos os segmentos.

Algumas mensagens sensoriais são imediatamente transmitidas pela medula espinhal, sem qualquer intervenção do cérebro. A retirada de um objeto quente e o movimento brusco no joelho são dois exemplos. Quando uma mensagem sensorial atende a determinados parâmetros, a medula espinhal inicia um reflexo automático. O sinal passa do nervo sensorial para um centro de processamento simples, que inicia um comando motor. Os segundos são salvos, porque as mensagens não precisam passar pelo cérebro, ser processadas e enviadas de volta. Em questões de sobrevivência, os reflexos espinhais permitem que o corpo reaja extraordinariamente rápido.

A medula espinhal é protegida por vértebras ósseas e acolchoada no líquido cefalorraquidiano, mas ainda ocorrem lesões. Quando a medula espinhal é danificada em um segmento específico, todos os segmentos inferiores são isolados do cérebro, causando paralisia. Portanto, quanto menor o dano na coluna, menos funções um indivíduo lesionado perderá.

Neuroplasticidade

Bob Woodruff, repórter da ABC, sofreu uma lesão cerebral traumática depois que uma bomba explodiu ao lado do veículo em que ele estava enquanto cobria uma notícia no Iraque. Como consequência dessas lesões, Woodruff experimentou muitos déficits cognitivos, incluindo dificuldades de memória e linguagem. No entanto, com o tempo e com a ajuda de quantidades intensivas de terapia cognitiva e fonoaudiológica, Woodruff mostrou uma incrível recuperação da função (Fernandez, 2008, 16 de outubro).

Um dos fatores que possibilitaram essa recuperação foi a neuroplasticidade. A neuroplasticidade se refere a como o sistema nervoso pode mudar e se adaptar. A neuroplasticidade pode ocorrer de várias maneiras, incluindo experiências pessoais, processos de desenvolvimento ou, como no caso de Woodruff, em resposta a algum tipo de dano ou lesão que tenha ocorrido. A neuroplasticidade pode envolver a criação de novas sinapses, a poda de sinapses que não são mais usadas, alterações nas células gliais e até mesmo o nascimento de novos neurônios. Por causa da neuroplasticidade, nosso cérebro está constantemente mudando e se adaptando e, embora nosso sistema nervoso seja mais plástico quando somos muito jovens, como sugere o caso de Woodruff, ele ainda é capaz de mudanças notáveis mais tarde na vida.

Os dois hemisférios

A superfície do cérebro, conhecida como córtex cerebral, é muito irregular, caracterizada por um padrão distinto de dobras ou inchaços, conhecido como giro (singular: giro) e sulcos, conhecidos como sulcos (singular: sulco), mostrados na Figura 3.15. Esses giros e sulcos formam marcos importantes que nos permitem separar o cérebro em centros funcionais. O sulco mais proeminente, conhecido como fissura longitudinal, é o sulco profundo que separa o cérebro em duas metades ou hemisférios: o hemisfério esquerdo e o hemisfério direito.

Figura 3.15 A superfície do cérebro é coberta por giros e sulcos. Um sulco profundo é chamado de fissura, como a fissura longitudinal que divide o cérebro em hemisférios esquerdo e direito. (crédito: modificação da obra de Bruce Blaus)

Há evidências de especialização da função — conhecida como lateralização — em cada hemisfério, principalmente em relação às diferenças nas funções da linguagem. O hemisfério esquerdo controla a metade direita do corpo e o hemisfério direito controla a metade esquerda do corpo. Décadas de pesquisa sobre lateralização da função por Michael Gazzaniga e seus colegas sugerem que uma variedade de funções, desde o raciocínio de causa e efeito até o autorreconhecimento, podem seguir padrões que sugerem algum grau de dominância hemisférica (Gazzaniga, 2005). Por exemplo, o hemisfério esquerdo demonstrou ser superior para formar associações na memória, atenção seletiva e emoções positivas. O hemisfério direito, por outro lado, demonstrou ser superior em percepção de tom, excitação e emoções negativas (Ehret, 2006). No entanto, deve-se ressaltar que a pesquisa sobre qual hemisfério é dominante em uma variedade de comportamentos diferentes produziu resultados inconsistentes e, portanto, provavelmente é melhor pensar em como os dois hemisférios interagem para produzir um determinado comportamento em vez de atribuir certos comportamentos a um hemisfério versus o outro (Banich & Heller, 1998).

Os dois hemisférios são conectados por uma espessa faixa de fibras neurais conhecida como corpo caloso, composta por cerca de 200 milhões de axônios. O corpo caloso permite que os dois hemisférios se comuniquem entre si e permite que as informações processadas em um lado do cérebro sejam compartilhadas com o outro lado.

Normalmente, não estamos cientes dos diferentes papéis que nossos dois hemisférios desempenham nas funções do dia-a-dia, mas há pessoas que conhecem muito bem as capacidades e funções de seus dois hemisférios. Em alguns casos de epilepsia grave, os médicos optam por cortar o corpo caloso como meio de controlar a propagação das convulsões (Figura 3.16). Embora seja uma opção de tratamento eficaz, ela resulta em indivíduos que têm “cérebros divididos”. Após a cirurgia, esses pacientes com cérebro dividido apresentam uma variedade de comportamentos interessantes. Por exemplo, um paciente com cérebro dividido não consegue nomear uma imagem mostrada no campo visual esquerdo do paciente porque a informação só está disponível no hemisfério direito, em grande parte não verbal. No entanto, eles são capazes de recriar a imagem com a mão esquerda, que também é controlada pelo hemisfério direito. Quando o hemisfério esquerdo, mais verbal, vê a imagem que a mão desenhou, o paciente consegue nomeá-la (supondo que o hemisfério esquerdo possa interpretar o que foi desenhado pela mão esquerda).

Figura 3.16 (a, b) O corpo caloso conecta os hemisférios esquerdo e direito do cérebro. (c) Um cientista separa esse cérebro de ovelha dissecado para mostrar o corpo caloso entre os hemisférios. (crédito c: modificação da obra de Aaron Bornstein)

Muito do que sabemos sobre as funções de diferentes áreas do cérebro vem do estudo de mudanças no comportamento e na capacidade de indivíduos que sofreram danos no cérebro. Por exemplo, pesquisadores estudam as mudanças comportamentais causadas por derrames para aprender sobre as funções de áreas específicas do cérebro. Um derrame, causado por uma interrupção do fluxo sanguíneo para uma região do cérebro, causa uma perda da função cerebral na região afetada. O dano pode estar em uma área pequena e, se for, isso dá aos pesquisadores a oportunidade de vincular quaisquer mudanças comportamentais resultantes a uma área específica. Os tipos de déficits exibidos após um derrame dependerão em grande parte de onde o dano ocorreu no cérebro.

Considere Theona, uma mulher inteligente e autossuficiente, com 62 anos de idade. Recentemente, ela sofreu um derrame na parte frontal do hemisfério direito. Como resultado, ela tem grande dificuldade em mover a perna esquerda. (Como você aprendeu anteriormente, o hemisfério direito controla o lado esquerdo do corpo; além disso, os principais centros motores do cérebro estão localizados na parte frontal da cabeça, no lobo frontal.) Theona também passou por mudanças comportamentais. Por exemplo, na seção de produtos hortifrutícolas do supermercado, às vezes ela come uvas, morangos e maçãs diretamente de suas lixeiras antes de pagar por eles. Esse comportamento - que teria sido muito embaraçoso para ela antes do derrame - é consistente com danos em outra região do lobo frontal - o córtex pré-frontal, que está associado ao julgamento, ao raciocínio e ao controle dos impulsos.

Estruturas prosencéfalo

Os dois hemisférios do córtex cerebral fazem parte do prosencéfalo (Figura 3.17), que é a maior parte do cérebro. O prosencéfalo contém o córtex cerebral e várias outras estruturas que se encontram abaixo do córtex (chamadas estruturas subcorticais): tálamo, hipotálamo, hipófise e sistema límbico (um conjunto de estruturas). O córtex cerebral, que é a superfície externa do cérebro, está associado a processos de nível superior, como consciência, pensamento, emoção, raciocínio, linguagem e memória. Cada hemisfério cerebral pode ser subdividido em quatro lobos, cada um associado a diferentes funções.

Figura 3.17 O cérebro e suas partes podem ser divididos em três categorias principais: prosencéfalo, mesencéfalo e rombencéfalo.

Lóbulos do cérebro

Os quatro lobos do cérebro são os lobos frontal, parietal, temporal e occipital (Figura 3.18). O lobo frontal está localizado na parte anterior do cérebro, estendendo-se até uma fissura conhecida como sulco central. O lobo frontal está envolvido no raciocínio, no controle motor, na emoção e na linguagem. Ele contém o córtex motor, que está envolvido no planejamento e coordenação do movimento; o córtex pré-frontal, responsável pelo funcionamento cognitivo de alto nível; e a área de Broca, que é essencial para a produção da linguagem.

Figura 3.18 Os lóbulos do cérebro são mostrados.

Pessoas que sofrem danos na área de Broca têm grande dificuldade em produzir linguagem de qualquer forma (Figura 3.18). Por exemplo, Padma era uma engenheira elétrica socialmente ativa e uma mãe atenciosa e envolvida. Há cerca de vinte anos, ela sofreu um acidente de carro e sofreu danos na área de Broca. Ela perdeu completamente a capacidade de falar e formar qualquer tipo de linguagem significativa. Não há nada de errado com sua boca ou cordas vocais, mas ela é incapaz de produzir palavras. Ela consegue seguir as instruções, mas não consegue responder verbalmente, sabe ler, mas não escreve mais. Ela pode realizar tarefas rotineiras, como correr até o mercado para comprar leite, mas não conseguia se comunicar verbalmente se uma situação exigisse.

Provavelmente, o caso mais famoso de lesão no lobo frontal é o de um homem chamado Phineas Gage. Em 13 de setembro de 1848, Gage (25 anos) estava trabalhando como capataz de ferrovia em Vermont. Ele e sua tripulação estavam usando uma barra de ferro para colocar explosivos em um buraco de detonação para remover pedras ao longo do caminho da ferrovia. Infelizmente, a barra de ferro criou uma faísca e fez com que a haste explodisse do orifício de detonação, na face de Gage e em seu crânio (Figura 3.19). Embora deitado em uma poça de seu próprio sangue com massa cerebral emergindo de sua cabeça, Gage estava consciente e capaz de se levantar, andar e falar. Mas nos meses seguintes ao acidente, as pessoas perceberam que sua personalidade havia mudado. Muitos de seus amigos o descreveram como não sendo mais ele mesmo. Antes do acidente, foi dito que Gage era um homem bem-educado e de fala mansa, mas ele começou a se comportar de maneiras estranhas e inadequadas após o acidente. Essas mudanças na personalidade seriam consistentes com a perda do controle dos impulsos — uma função do lobo frontal.

Além dos danos no próprio lobo frontal, investigações subsequentes sobre o caminho da haste também identificaram prováveis danos nas vias entre o lobo frontal e outras estruturas cerebrais, incluindo o sistema límbico. Com as conexões entre as funções de planejamento do lobo frontal e os processos emocionais do sistema límbico cortadas, Gage teve dificuldade em controlar seus impulsos emocionais.

No entanto, há algumas evidências sugerindo que as mudanças dramáticas na personalidade de Gage foram exageradas e embelezadas. O caso de Gage ocorreu em meio a um debate do ^século 19 sobre a localização — sobre se certas áreas do cérebro estão associadas a funções específicas. Com base em informações extremamente limitadas sobre Gage, a extensão de sua lesão e sua vida antes e depois do acidente, os cientistas tendiam a encontrar apoio para seus próprios pontos de vista, em qualquer lado do debate em que caíssem (Macmillan, 1999).

Figura 3.19 (a) Phineas Gage segura a barra de ferro que penetrou em seu crânio em um acidente de construção de uma ferrovia de 1848. (b) O córtex pré-frontal de Gage foi gravemente danificado no hemisfério esquerdo. A vara entrou no rosto de Gage pelo lado esquerdo, passou por trás de seu olho e saiu pela parte superior do crânio, antes de pousar a cerca de 80 pés de distância. (crédito a: modificação do trabalho de Jack e Beverly Wilgus)

O lobo parietal do cérebro está localizado imediatamente atrás do lobo frontal e está envolvido no processamento de informações dos sentidos do corpo. Ele contém o córtex somatossensorial, que é essencial para processar informações sensoriais de todo o corpo, como toque, temperatura e dor. O córtex somatossensorial é organizado topograficamente, o que significa que as relações espaciais que existem no corpo geralmente são mantidas na superfície do córtex somatossensorial (Figura 3.20). Por exemplo, a parte do córtex que processa as informações sensoriais da mão é adjacente à parte que processa as informações do pulso.

Figura 3.20 As relações espaciais no corpo são refletidas na organização do córtex somatossensorial.

O lobo temporal está localizado na lateral da cabeça (temporal significa “perto das têmporas”) e está associado à audição, memória, emoção e alguns aspectos da linguagem. O córtex auditivo, a principal área responsável pelo processamento da informação auditiva, está localizado dentro do lobo temporal. A área de Wernicke, importante para a compreensão da fala, também está localizada aqui. Enquanto indivíduos com danos na área de Broca têm dificuldade em produzir a linguagem, aqueles com danos na área de Wernicke podem produzir uma linguagem sensata, mas não conseguem entendê-la (Figura 3.21).

Figura 3.21 Danos na área de Broca ou na área de Wernicke podem resultar em déficits de idioma. Os tipos de déficits são muito diferentes, no entanto, dependendo da área afetada.

O lobo occipital está localizado na parte posterior do cérebro e contém o córtex visual primário, responsável por interpretar as informações visuais recebidas. O córtex occipital é organizado retinotopicamente, o que significa que há uma relação estreita entre a posição de um objeto no campo visual de uma pessoa e a posição da representação desse objeto no córtex. Você aprenderá muito mais sobre como a informação visual é processada no lobo occipital ao estudar a sensação e a percepção.

Outras áreas do prosencéfalo

Outras áreas do prosencéfalo, localizadas abaixo do córtex cerebral, incluem o tálamo e o sistema límbico. O tálamo é um relé sensorial para o cérebro. Todos os nossos sentidos, com exceção do olfato, passam pelo tálamo antes de serem direcionados para outras áreas do cérebro para serem processados (Figura 3.22).

Figura 3.22 O tálamo serve como centro transmissor do cérebro, onde a maioria dos sentidos é direcionada para processamento.

O sistema límbico está envolvido no processamento da emoção e da memória. Curiosamente, o olfato se projeta diretamente para o sistema límbico; portanto, não é de surpreender que o olfato possa evocar respostas emocionais de maneiras que outras modalidades sensoriais não conseguem. O sistema límbico é composto por várias estruturas diferentes, mas três das mais importantes são o hipocampo, a amígdala e o hipotálamo (Figura 3.23). O hipocampo é uma estrutura essencial para o aprendizado e a memória. A amígdala está envolvida em nossa experiência de emoção e em vincular o significado emocional às nossas memórias. O hipotálamo regula vários processos homeostáticos, incluindo a regulação da temperatura corporal, do apetite e da pressão arterial. O hipotálamo também serve como interface entre o sistema nervoso e o sistema endócrino e na regulação da motivação e comportamento sexual.

Figura 3.23 O sistema límbico está envolvido na mediação da resposta emocional e da memória.

O caso de Henry Molaison (H.M.)

Em 1953, Henry Gustav Molaison (H. M.) era um homem de 27 anos que sofreu convulsões graves. Em uma tentativa de controlar suas convulsões, H. M. foi submetido a uma cirurgia cerebral para remover seu hipocampo e amígdala. Após a cirurgia, as convulsões de H.M se tornaram muito menos graves, mas ele também sofreu algumas consequências inesperadas e devastadoras da cirurgia: ele perdeu a capacidade de formar muitos tipos de novas memórias. Por exemplo, ele não conseguiu aprender fatos novos, como quem foi presidente dos Estados Unidos. Ele foi capaz de aprender novas habilidades, mas depois não se lembrou de tê-las aprendido. Por exemplo, embora ele possa aprender a usar um computador, ele não teria nenhuma lembrança consciente de ter usado um. Ele não conseguia se lembrar de novos rostos e não conseguia se lembrar dos eventos, mesmo imediatamente após eles terem ocorrido. Os pesquisadores ficaram fascinados com sua experiência e ele é considerado um dos casos mais estudados na história médica e psicológica (Hardt, Einarsson, & Nader, 2010; Squire, 2009). De fato, seu caso forneceu uma visão tremenda sobre o papel que o hipocampo desempenha na consolidação de novos conhecimentos em memória explícita.

Link para o aprendizado

Clive Wearing, um músico talentoso, perdeu a capacidade de formar novas memórias quando seu hipocampo foi danificado por uma doença. Confira os primeiros minutos deste vídeo documental sobre esse homem e sua condição para saber mais.

Estruturas mesencefálicas e posteriores

O mesencéfalo é composto por estruturas localizadas no fundo do cérebro, entre o prosencéfalo e o cérebro posterior. A formação reticular está centrada no mesencéfalo, mas na verdade se estende até o prosencéfalo e desce até o rombencéfalo. A formação reticular é importante na regulação do ciclo sono/vigília, da excitação, do estado de alerta e da atividade motora.

A substância negra (em latim para “substância negra”) e a área tegmental ventral (VTA) também estão localizadas no mesencéfalo (Figura 3.24). Ambas as regiões contêm corpos celulares que produzem o neurotransmissor dopamina e ambas são essenciais para o movimento. A degeneração da substância negra e da VTA está envolvida na doença de Parkinson. Além disso, essas estruturas estão envolvidas no humor, na recompensa e no vício (Berridge & Robinson, 1998; Gardner, 2011; George, Le Moal, & Koob, 2012).

Figura 3.24 A substância negra e a área tegmental ventral (VTA) estão localizadas no mesencéfalo.

O cérebro posterior está localizado na parte de trás da cabeça e parece uma extensão da medula espinhal. Ele contém a medula, a ponte e o cerebelo (Figura 3.25). A medula controla os processos automáticos do sistema nervoso autônomo, como respiração, pressão arterial e frequência cardíaca. A palavra ponte significa literalmente “ponte” e, como o nome sugere, a ponte serve para conectar o cérebro posterior ao resto do cérebro. Também está envolvido na regulação da atividade cerebral durante o sono. A medula, a ponte e várias estruturas são conhecidas como tronco encefálico, e aspectos do tronco encefálico abrangem tanto o mesencéfalo quanto o rombencéfalo.

Figura 3.25 A ponte, a medula e o cerebelo compõem o cérebro posterior

O cerebelo (latim para “cérebro pequeno”) recebe mensagens dos músculos, tendões, articulações e estruturas do ouvido para controlar o equilíbrio, a coordenação, o movimento e as habilidades motoras. O cerebelo também é considerado uma área importante para o processamento de alguns tipos de memórias. Em particular, acredita-se que a memória processual, ou memória envolvida no aprendizado e na lembrança de como realizar tarefas, esteja associada ao cerebelo. Lembre-se de que H. M. não conseguiu formar novas memórias explícitas, mas ele podia aprender novas tarefas. Isso provavelmente se deve ao fato de que o cerebelo de H. M. permaneceu intacto.

O QUE VOCÊ ACHA: Brain Dead e on Life Support

O que você faria se seu cônjuge ou ente querido fosse declarado com morte cerebral, mas seu corpo estivesse sendo mantido vivo por equipamentos médicos? De quem deveria ser a decisão de remover um tubo de alimentação? Os custos de assistência médica devem ser um fator?

Em 25 de fevereiro de 1990, uma mulher da Flórida chamada Terri Schiavo teve uma parada cardíaca, aparentemente desencadeada por um episódio bulímico. Ela acabou sendo revivida, mas seu cérebro ficou privado de oxigênio por um longo tempo. Exames cerebrais indicaram que não havia atividade em seu córtex cerebral e ela sofria de atrofia cerebral grave e permanente. Basicamente, Schiavo estava em estado vegetativo. Os profissionais médicos determinaram que ela nunca mais seria capaz de se mover, falar ou responder de qualquer forma. Para permanecer viva, ela precisou de um tubo de alimentação e não havia chance de sua situação melhorar.

Às vezes, os olhos de Schiavo se moviam e às vezes ela gemia. Apesar da insistência dos médicos em contrário, seus pais acreditavam que esses eram sinais de que ela estava tentando se comunicar com eles.

Depois de 12 anos, o marido de Schiavo argumentou que sua esposa não gostaria de ser mantida viva sem sentimentos, sensações ou atividade cerebral. Seus pais, no entanto, eram muito contra a remoção do tubo de alimentação. Eventualmente, o caso chegou aos tribunais, tanto no estado da Flórida quanto no nível federal. Em 2005, os tribunais decidiram a favor do marido de Schiavo, e a sonda de alimentação foi removida em 18 de março de 2005. Schiavo morreu 13 dias depois.

Por que os olhos de Schiavo às vezes se movem e por que ela gemeu? Embora as partes do cérebro que controlam o pensamento, o movimento voluntário e a sensação tenham sido completamente danificadas, seu tronco cerebral ainda estava intacto. Sua medula e sua ponte mantiveram sua respiração e causaram movimentos involuntários de seus olhos e gemidos ocasionais. Durante o período de 15 anos em que ela esteve em um tubo de alimentação, os custos médicos de Schiavo podem ter superado $7 milhões (Arnst, 2003).

Essas questões foram trazidas à consciência popular décadas atrás, no caso de Terri Schiavo, e persistiram. Em 2013, uma menina de 13 anos que sofreu complicações após uma cirurgia de amígdalas foi declarada com morte cerebral. Houve uma batalha entre sua família, que queria que ela permanecesse com suporte de vida, e as políticas do hospital em relação às pessoas declaradas com morte cerebral. Em outro caso complicado de 2013—14 no Texas, uma profissional grávida de EMT declarou que a morte cerebral foi mantida viva por semanas, apesar das diretrizes de seu cônjuge, que se baseavam em seus desejos caso essa situação surgisse. Nesse caso, as leis estaduais destinadas a proteger o feto foram consideradas até que os médicos determinaram que o feto era inviável.

As decisões sobre a resposta médica a pacientes declarados com morte cerebral são complexas. O que você acha desses problemas?

Imagem cerebral

Você aprendeu como a lesão cerebral pode fornecer informações sobre as funções de diferentes partes do cérebro. Cada vez mais, no entanto, somos capazes de obter essas informações usando técnicas de imagem cerebral em indivíduos que não sofreram lesão cerebral. Nesta seção, examinamos mais detalhadamente algumas das técnicas disponíveis para obter imagens do cérebro, incluindo técnicas que dependem de radiação, campos magnéticos ou atividade elétrica dentro do cérebro.

Técnicas que envolvem radiação

Uma tomografia computadorizada (TC) envolve a realização de várias radiografias de uma seção específica do corpo ou do cérebro de uma pessoa (Figura 3.26). Os raios X passam por tecidos de diferentes densidades em taxas diferentes, permitindo que um computador construa uma imagem geral da área do corpo que está sendo escaneada. A tomografia computadorizada é frequentemente usada para determinar se alguém tem um tumor ou atrofia cerebral significativa.

Figura 3.26 Uma tomografia computadorizada pode ser usada para mostrar tumores cerebrais. (a) A imagem à esquerda mostra um cérebro saudável, enquanto (b) a imagem à direita indica um tumor cerebral no lobo frontal esquerdo. (crédito a: modificação da obra de “Aceofhearts1968"/Wikimedia Commons; crédito b: modificação da obra de Roland Schmitt et al)

A tomografia por emissão de pósitrons (PET) cria imagens do cérebro vivo e ativo (Figura 3.27). Um indivíduo que recebe uma tomografia PET bebe ou é injetado com uma substância levemente radioativa, chamada traçador. Uma vez na corrente sanguínea, a quantidade de traçador em qualquer região do cérebro pode ser monitorada. À medida que uma área do cérebro se torna mais ativa, mais sangue flui para essa área. Um computador monitora o movimento do traçador e cria um mapa aproximado das áreas ativas e inativas do cérebro durante um determinado comportamento. Os exames de PET mostram poucos detalhes, são incapazes de identificar eventos com precisão a tempo e exigem que o cérebro seja exposto à radiação; portanto, essa técnica foi substituída pela fMRI como uma ferramenta alternativa de diagnóstico. No entanto, combinada com a TC, a tecnologia PET ainda está sendo usada em certos contextos. Por exemplo, os exames de TC/PET permitem uma melhor imagem da atividade dos receptores de neurotransmissores e abrem novos caminhos na pesquisa da esquizofrenia. Nessa tecnologia híbrida de CT/PET, a TC contribui com imagens claras das estruturas cerebrais, enquanto o PET mostra a atividade do cérebro.

Figura 3.27 Uma tomografia computadorizada (PET) é útil para mostrar atividade em diferentes partes do cérebro. (crédito: Departamento de Saúde e Serviços Humanos, Institutos Nacionais de Saúde)

Técnicas envolvendo campos magnéticos

Na ressonância magnética (MRI), uma pessoa é colocada dentro de uma máquina que gera um forte campo magnético. O campo magnético faz com que os átomos de hidrogênio nas células do corpo se movam. Quando o campo magnético é desligado, os átomos de hidrogênio emitem sinais eletromagnéticos quando retornam às suas posições originais. Tecidos de diferentes densidades emitem sinais diferentes, que um computador interpreta e exibe em um monitor. A ressonância magnética funcional (fMRI) opera com os mesmos princípios, mas mostra mudanças na atividade cerebral ao longo do tempo, rastreando o fluxo sanguíneo e os níveis de oxigênio. A fMRI fornece imagens mais detalhadas da estrutura do cérebro, bem como melhor precisão no tempo, do que é possível em exames de PET (Figura 3.28). Com seu alto nível de detalhes, a ressonância magnética e a ressonância magnética são frequentemente usadas para comparar o cérebro de indivíduos saudáveis com o cérebro de indivíduos diagnosticados com transtornos psicológicos. Essa comparação ajuda a determinar quais diferenças estruturais e funcionais existem entre essas populações.

Figura 3.28 Uma ressonância magnética mostra atividade no cérebro ao longo do tempo. Esta imagem representa um único quadro de uma fMRI. (crédito: modificação do trabalho de Kim J, Matthews NL, Park S.)

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Visite este laboratório virtual sobre ressonância magnética e fMRI para saber mais.

Técnicas que envolvem atividade elétrica

Em algumas situações, é útil entender a atividade geral do cérebro de uma pessoa, sem precisar de informações sobre a localização real da atividade. A eletroencefalografia (EEG) serve a esse propósito ao fornecer uma medida da atividade elétrica do cérebro. Uma matriz de eletrodos é colocada ao redor da cabeça de uma pessoa (Figura 3.29). Os sinais recebidos pelos eletrodos resultam em uma impressão da atividade elétrica de seu cérebro, ou ondas cerebrais, mostrando a frequência (número de ondas por segundo) e a amplitude (altura) das ondas cerebrais registradas, com precisão em milissegundos. Essas informações são especialmente úteis para pesquisadores que estudam padrões de sono entre indivíduos com distúrbios do sono.

Figura 3.29 Usando tampas com eletrodos, a pesquisa moderna de EEG pode estudar o tempo preciso das atividades gerais do cérebro. (crédito: SMI Eye Tracking)