Como o cérebro e o corpo trabalham em conjunto para construir o eu e situá-lo no mundo

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O título da edição deste ano do CRSy23 (Champalimaud Research Symposium), o encontro internacional anual que se realiza em Outono na Fundação Champalimaud, foi “O Cérebro dentro do Corpo dentro do Mundo – a Neurociência do eu (self)”. O Simpósio abordou temas como a neurobiologia da consciência de si, o papel dos mapas cognitivos na navegação e o eixo intestino-cérebro na regulação do comportamento. Estiveram presentes mais de 350 participantes no local, que ouviram os resultados mais recentes de quase 30 oradores.

“Descendo com o seu irmão do cume de Nanga Parbat, uma das dez montanhas mais altas do mundo, [o alpinista italiano] Reinhold Messner sentiu um terceiro alpinista “a descer connosco, mantendo uma distância constante, um pouco à minha direita e a alguns passos de mim, fora do meu campo de visão”. Messner ‘não conseguia ver a figura’, mas ‘tinha a certeza de que estava lá alguém’, sentindo ‘a sua presença’. Esta aparição, a sensação de que alguém está por perto quando na realidade não há ninguém, é chamada de sensação de presença (FoP na sigla em inglês), tem sido descrita por pessoas durante períodos de exaustão física e influenciou a literatura e a ficção do oculto. (…). Embora sensações de presença como estas tenham sido descritas em doentes psiquiátricos e neurológicos, a sua origem neural é desconhecida”.

Foi assim que Olaf Blanke, um neurocientista da École Polytechnique Fédérale de Lausanne, e os seus colegas, descreveram esta estranha experiência da presença de outra pessoa, quando não está lá ninguém, num artigo publicado na revista Current Biology há quase 10 anos.

O eu – ou “self” – é o sentimento profundo de sermos nós próprios; é o que nos dá a nossa identidade, o que nos permite distinguir entre nós e os outros. Mas os psicólogos e os neurocientistas sabem hoje que esse sentimento pode ser perturbado de múltiplas maneiras. Não apenas por doenças psiquiátricas, como a esquizofrenia, mas também por drogas que alteram a consciência. E, por vezes, até por estímulos inócuos. É perturbador, para muitas pessoas, pensar que algo que consideramos estar no âmago do nosso ser não é imutável.

Blanke, conhecido pelo seu trabalho sobre o self, foi o orador inaugural da edição de 2023 do Simpósio Champalimaud de Investigação, evento internacional que teve lugar na Fundação Champalimaud de 24 a 27 de outubro. No início da sua intrigante e fascinante palestra, mencionou a experiência de Messner e também a da exploradora americana Ann Bancroft.

Blanke relatou que, quando Bancroft ficou ferida durante uma viagem de mais de 3000 quilómetros através da Antárctida, ela teve uma experiência muito semelhante, encontrando conforto na presença de um alter-ego que não estava ferido e que caminhava ao seu lado – uma espécie de “anjo da guarda”, disse Blanke. Normalmente, a presença sentida acompanha a pessoa e adopta as mesmas posturas que ela. “A presença pode estar à esquerda ou à direita, mas permanece sempre a um braço de distância”, salientou Blanke.

As FoP, também conhecidas como alucinações de presença (PH na sigla em inglês), são muito comuns em doentes com Doença de Parkinson (DP), e Blanke e a sua equipa têm conseguido, nos últimos anos, induzi-las no laboratório – não só em doentes com DP, mas também em voluntários saudáveis. 

Blanke e a sua equipa criaram recentemente uma espécie de robô de fazer cócegas nas costas. Quando os participantes movem uma alavanca, sentem um toque nas costas. Desde que os seus movimentos e a localização e direção do toque coincidam, têm a sensação de que são eles a coçar as próprias costas. Mas se for introduzida alguma assincronia no processo, em muitos casos, os sujeitos sentirão que uma presença invisível, que se encontra atrás deles, está a tocá-los.

Quantas pessoas estão na sala?

Entre as regiões cerebrais activadas por este conflito sensório-motor, que altera os processos relacionados com o self, contam-se a ínsula, o córtex pré-motor e o córtex pré-frontal medial, salientou Blanke. “A consciência do nosso próprio corpo é importante para a perceção dos outros, mas aqui, a fronteira entre eu e o outro é perturbada”.

Neste contexto experimental, os cientistas descobriram que os doentes com DP são hipersensíveis às alucinações de presença. E quanto mais propensos forem a senti-las, pior será o seu prognóstico de declínio cognitivo e de demência. “As alucinações de presença predizem uma forma mais grave de DP. Há uma perturbação da conetividade funcional que se correlaciona com o declínio cognitivo”, afirma Blanke.
 
Acontece que um substituto para este teste tátil é o que Blanke chama de “teste de estimativa de numerosidade”, que pode ser realizado online pelos participantes, sem necessidade de qualquer dispositivo. Essencialmente, consiste em fazer desfilar rapidamente num ecrã fotos de pessoas numa sala e perguntar “quantas pessoas estão na sala?”. Nestas condições, as pessoas com DP têm uma forte tendência para sobrestimar o número de seres humanos presentes, e esta tendência é particularmente forte nos doentes que têm alucinações de presença espontâneas.

O mais interessante é que o mesmo é válido para os indivíduos saudáveis. E considerando que a demência pode levar 15 anos ou mais a tornar-se sintomática, Blanke especula que “as alucinações de presença poderiam ser um marcador precoce de declínio cognitivo e demência”. Mais tarde, em conversa connosco, disse-nos que pensava que o teste de numerosidade “poderia transformar-se num jogo de vídeo” para prever o risco de demência em pessoas saudáveis – e permitir atrasar o seu aparecimento. “Talvez uma empresa possa estar interessada em desenvolver isto”, acrescentou.

Construir o eu passo a passo

Ao longo de quatro dias, o simpósio trouxe uma grande variedade de conferências sobre a forma como o cérebro constrói e mantém o sentido do self e a sua relação com os outros e com o mundo em geral. Como é que os animais e os seres humanos sabem onde se encontram no espaço, quando não estão a dormir o suficiente, ou quando devem comer e parar de comer? O que os leva a sentir medo ou excitação sexual? E o que é a empatia? O que nos torna capazes de sentir medo quando outros estão em perigo, apesar de não sentirmos esse perigo na nossa própria pele?

Também foram abordadas questões – nem sempre resolvidas – sobre os sinais trocados entre o cérebro e o corpo, sobre os neurónios e os circuitos cerebrais envolvidos – e sobre as vias e moléculas através das quais o cérebro e o corpo comunicam eficazmente para nos fazer sentir que somos nós próprios, que somos entidades física e mentalmente circunscritas. Até as variações do nosso ritmo cardíaco e respiratório são captadas pelo cérebro e têm impacto na nossa cognição e nas nossas emoções. 

Todos estes elementos interagem na construção do self. Seguem alguns destaques do simpósio, que abordou muitos temas de neurociência humana e várias questões relevantes para a doença humana e a investigação translacional.

O cérebro dentro do corpo

Carlos Ribeiro, investigador principal do laboratório de Comportamento e Metabolismo da Fundação Champalimaud, evocou “o enorme progresso feito na compreensão dos circuitos [neuronais] da ingestão alimentar”, e salientou que o cérebro “tem acesso ao estado nutricional do corpo”.

E se há a questão da ingestão de alimentos, há também a da sua interrupção. Na altura do simpósio, o último trabalho de Zachary Knight, da Universidade da Califórnia em São Francisco, e dos seus colegas – sobre o controlo da ingestão de alimentos por uma parte do tronco cerebral – ainda não tinha sido publicado. Foi-o agora (a 22 de novembro), na revista Nature. A questão central era: se precisamos sempre de comer, como fazemos para parar de comer? Knight e a sua equipa identificaram uma região do cérebro e células específicas envolvidas na finalização das refeições.

Os seus resultados “sugerem que o cérebro gere uma sequência coordenada de respostas comportamentais à comida, à medida que esta viaja da boca ao trato gastrointestinal, e podem fornecer novos conhecimentos sobre os comportamentos e perturbações alimentares dos seres humanos”, afirma um investigador independente citado pela revista Science numa notícia. Os sinais cérebro-corpo viajam ao longo do nervo vago, o nervo mais longo do sistema nervoso autónomo, que vai do tronco cerebral, através da face e até ao abdómen e controla funções corporais inconscientes como a digestão, o ritmo cardíaco, a pressão arterial, etc.

“Pela primeira vez, [estes investigadores] identificaram como neurónios específicos numa região chamada núcleo caudal do trato solitário (cNTS na sigla em inglês) se activam durante a refeição para abrandar e, eventualmente, pôr termo a ingestão de alimentos”, lê-se na mesma notícia da Science. Knight explicou na sua palestra na Fundação Champalimaud que “o cNTS é uma porta de entrada do feedback do nervo vago para o cérebro relacionado com as refeições, e é fundamental para a regulação das refeições – mas não sabemos quase nada sobre a atividade natural destes circuitos no comportamento”. A sua investigação em ratinhos revelou dois tipos de células nervosas – os chamados neurónios PRLH e CGC – “que inibem a ingestão de alimentos sem provocar náuseas”. 

Ana Rita Mendes, do laboratório de Neuroetologia da Fundação Champalimaud, falou sobre os esforços para identificar os neurónios na medula espinhal que controlam a ejaculação no ratinho. Susana Lima, que lidera o laboratório, abordou o tema da rejeição sexual das moscas-da-fruta machos pelas fêmeas – um comportamento que, segundo ela, “tem sido largamente ignorado”.

Na sua intervenção, Anissa Kempf, da Universidade de Basileia, descreveu o seu trabalho com moscas-da-fruta sobre o controlo metabólico do sono. As moscas dormem e até apresentam sono profundo, e o bloqueio de uma região do cérebro da mosca chamada em inglês dorsal fan-shaped body, (dFB), que definiu como “o núcleo do controlo do sono”, bloqueia efectivamente o sono. “Como é que estes neurónios sentem a necessidade de dormir – por outras palavras, o cansaço?, perguntou a investigadora. A resposta, de acordo com os seus resultados, é que “os neurónios do dFB monitorizam o seu próprio metabolismo para regular o sono”.

O cérebro dentro do mundo

David Foster, da Universidade da Califórnia em Berkeley, reflectiu sobre a representação do mundo exterior no interior do cérebro, mediada pelas chamadas “place cells” no hipocampo e pelas chamadas “grid cells” no córtex entorrinal. (Cada place cell dispara quando o animal está num local específico, enquanto as place cells geram mapas virtuais do entorno). Em conjunto, estes dois tipos de células permitem aos animais imaginar caminhos futuros em ambientes que vão mudando. Charline Tessereau, do Instituto Max Planck de Tübingen, abordou a forma como o mapa de localização do hipocampo é afetado pelas incertezas na localização dos alimentos (recompensa) e como pode ser perturbado experimentalmente, recuperando a seguir a estabilidade através da aprendizagem. 

Na sua intervenção, Claire Rusch, do laboratório de Integração Sensório-Motora da Fundação Champalimaud, falou sobre “representações do movimento do próprio corpo nos circuitos de processamento do fluxo óptico”. O fluxo óptico é a forma como o mundo à nossa volta se move quando andamos. A cientista evocou a dificuldade, tanto para os animais como para os seres humanos, de caminhar em linha reta com os olhos vendados, mesmo em ambientes familiares (“Eu não me atreveria a correr no escuro no meu apartamento!, brincou). Isto mostra como os sinais visuais gerados pelos movimentos do próprio corpo são importantes para o controlo da trajetória. Com a mosca da fruta como modelo experimental, o laboratório que integra está agora a começar a compreender como estes sinais são combinados, numa rede neuronal específica, para gerar as representações internas dos movimentos da mosca.

As emoções reinam

As emoções estão intrinsecamente ligadas às representações do corpo e são modeladas por estímulos vindos do ambiente. São inseparáveis do nosso sentido do ‘quem somos’.

“Existe algo como uma ‘homeostase emocional’, que mantém as emoções num nível optimal, de modo a assegurar a sobrevivência”, disse Nadine Gogolla, do Instituto Max Planck de Psiquiatria, que centrou a sua intervenção nas emoções – e no medo em particular. A investigadora referiu que um dos sinais de medo que é transmitido ao cérebro (através do nervo vago) é o ritmo cardíaco e que, quando um animal paralisa – uma resposta induzida pelo medo – o seu ritmo cardíaco diminui, bem como a atividade neural no córtex insular posterior, uma parte do cérebro envolvida no medo e na ansiedade. 

Sophie Bagur, do Instituto Pasteur, aprofundou a relação entre os ritmos respiratórios e as emoções, interrogando-se sobre “se os estados corporais correspondem a estados emocionais específicos”.

Joan Esteve-Agraz, da Universidade de Coimbra, estuda a base neural do comportamento pró-social em ratos. Estudos anteriores, realizados nomeadamente por Valeria Grazzola, da Universidade de Amesterdão – que também esteve presente no simpósio para falar sobre “contágio emocional” e tomada de decisões – mostraram que os roedores podem ser pró-sociais. Por exemplo, os ratos vão libertar congéneres presos ou dar-lhes comida. Na sua palestra, Esteve-Agraz questionou se é possível que os ratos possuam aquele atributo muito humano a que chamamos empatia, que é a capacidade de compreender e partilhar os sentimentos dos outros. A resposta ficou em aberto.

Numa vertente mais translacional, Albino J. Oliveira-Maia, que lidera o grupo de investigação em Neuropsiquiatria da Fundação Champalimaud, explicou que é possível utilizar as lesões cerebrais humanas para compreender as perturbações das emoções. A sua investigação foi inspirada no caso de um doente com mania. Ele e os seus colegas criaram um mapa que põe em destaque os circuitos cerebrais associados à mania (ver https://fchampalimaud.org/news/researchers-create-map-highlights-brain-…). Agora, a sua equipa “tenciona demonstrar que tais mapas podem ajudar a planear tratamentos optimizados” para esta e outras doenças psiquiátricas.

O mestre da luz

A palestra que encerrou o simpósio ficou a cargo de Karl Diesseroth, da Universidade de Stanford, através de videoconferência. Deisseroth é geralmente considerado como um dos “pais” da optogenética – uma tecnologia que revolucionou, literalmente, as neurociências, uma vez que permite ligar e desligar os neurónios livremente, fazendo incidir luz sobre eles. Quando moléculas sensíveis à luz (chamadas channelrhodopsins) são inseridas nos neurónios, essas moléculas fazem com que esses neurónios – e apenas esses – se tornem sensíveis à luz.

Deisseroth evocou alguns dos seus trabalhos publicados mais recentemente, que consistem em induzir optogeneticamente a sede em ratinhos e estudar a tomada de decisão dos animais quando lhes é apresentada a escolha entre comida e água. 

Por outras palavras, a optogenética abriu o caminho para o estudo de comportamentos complexos em animais confrontados com escolhas divergentes. No futuro, esta técnica deverá permitir que os neurocientistas continuem a aprofundar cada vez mais o estudo do funcionamento do cérebro, à procura dos processos neurais subjacentes às suas funções superiores mais sofisticadas, que contribuem para a construção do nosso sentido de nós próprios.

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