8 - Plasticidade cerebral / Montaigne / Ordem no caos

 

Ordem no caos

31 de maio de 2011

Pesquisadores desenvolvem modelo teórico para explicar e determinar as condições para a ocorrência de sincronização isócrona em sistemas caóticos. Estudo pode levar à melhoria de sistemas como o de telecomunicações

 

Por Elton Alisson

 

Agência FAPESP – Na natureza, enxames de vaga-lumes enviam sinais luminosos uns para os outros. Isso é feito inicialmente de forma autônoma, individual e independente e, sob determinadas circunstâncias, pode dar origem a um fenômeno robusto de natureza coletiva chamado sincronização. Como resultado, milhares de vaga-lumes piscam em uníssono, de forma ritmada, emitindo sinais luminosos em sincronia com os demais.

 

Há pouco mais de 20 anos se descobriu que a sincronização também ocorre em sistemas caóticos – sistemas complexos de comportamento imprevisível nas mais variadas áreas, como economia, clima ou agricultura. Outra descoberta mais recente foi que a sincronização resiste a atrasos na propagação de sinais emitidos.

 

Nessas situações, sob determinadas circunstâncias, a sincronização pode emergir em sua forma isócrona, isto é, com atraso zero. Isso significa que equipamentos como osciladores estão perfeitamente sincronizados no tempo, mesmo recebendo sinais atrasados dos demais. Entretanto, os modelos teóricos desenvolvidos para explicar o fenômeno não levaram esse fato em consideração até o momento.

 

Uma nova pesquisa realizada por cientistas do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA) e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) resultou em um modelo teórico para demonstrar como a sincronização ocorre quando há atraso na emissão e no recebimento de informação entre osciladores caóticos.

 

Os resultados do estudo, que podem ser utilizados para aprimorar sistemas tecnológicos, foram publicados em abril no periódico Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical.

 

Durante o estudo, os pesquisadores buscaram explicar a sincronização quando há atraso no recebimento da informação entre os osciladores caóticos. O objetivo é determinar as condições sob as quais o fenômeno ocorre em sistemas reais.

 

“Utilizando a teoria da estabilidade de Lyapunov-Krasovskii, que trata do problema da estabilidade em sistemas dinâmicos, estabelecemos critérios de estabilidade que, a partir de parâmetros como o tempo de atraso no recebimento das informações entre os osciladores, permitem determinar se os osciladores entrarão em estado de sincronização isócrona”, disse um dos autores do artigo, José Mario Vicensi Grzybowski, à Agência FAPESP.

 

“Foi a primeira demonstração de forma totalmente analítica da estabilidade da sincronização isócrona. Não há similares na literatura”, afirmou Grzybowski, que realiza trabalho de doutorado em engenharia eletrônica e computação no ITA com Bolsa da FAPESP.

 

As descobertas do estudo poderão possibilitar o aprimoramento de sistemas tecnológicos baseados em sincronização, especialmente em sistemas de telecomunicação baseados em caos.

 

Além disso, entre as possíveis aplicações estão os satélites em formação de voo, em que um precisa manter uma distância relativa adequada em relação aos outros e, ao mesmo tempo, estabelecer um referencial (sincronização) que permita o intercâmbio de informações, coleta e combinação eletrônica de imagens oriundas dos diversos satélites da formação.

 

“Nesse caso, o referencial pode ser estabelecido por meio de um fenômeno que emerge naturalmente desde que as condições apropriadas sejam proporcionadas, diminuindo ou até dispensando o uso de algoritmos”, disse.

 

Redes complexas naturais

 

Veículos aéreos não tripulados, que podem explorar uma determinada região em conjunto, além de robôs e sistemas de controle distribuídos, que também precisam trabalhar de forma coordenada em uma rede, podem utilizar os resultados da pesquisa.

 

Os autores do estudo também pretendem fazer com que o fenômeno da sincronização ocorra em sistemas tecnológicos sem a necessidade de existir um líder que oriente a forma como os outros agentes osciladores devem se comportar.

 

“Pretendemos eliminar a figura do líder e fazer com que a sincronização ocorra em função da interação entre os agentes, como ocorre com uma espécie de vaga-lumes na Ásia, que entra em sincronização sem que um deles lidere”, disse Elbert Einstein Macau, pesquisador do Inpe e outro autor do estudo, do qual participou também Takashi Yoneyama, do ITA.

 

Segundo eles, nessa pesquisa foi analisada a sincronização com um atraso de tempo na transmissão da informação entre dois osciladores. Mas no trabalho que desenvolvem atualmente os resultados serão expandidos para uma rede de osciladores de modo a ampliar a escala do problema, e de sua solução.

 

Dessa forma, segundo eles, será possível modelar fenômenos baseados na sincronização isócrona em escala de rede e contemplar fenômenos naturais que apresentam nível de complexidade muitas vezes superior.

 

“Em princípio, qualquer fenômeno real que se baseia na sincronização isócrona poderá ser tratado a partir desses elementos teóricos, que podem servir para projetos de redes tecnológicas, ou para analisar e compreender comportamentos emergentes em redes naturais, mesmo naquelas em que não temos formas de influir diretamente”, disse Grzybowski.

 

O artigo Stability of isochronal chaos synchronization (doi:10.1088/1751-8113/44/17/175103) pode ser lido em http://iopscience.iop.org/1751-8121/44/17/175103/pdf/1751-8121_44_17_175103.pdf

Plasticidade cerebral:

"A plasticidade cerebral faz alusão à capacidade do sistema nervoso para alterar sua estrutura e função ao longo da vida, em resposta à diversidade ambiental. Embora este termo é usado agora na psicologia e na neurociência, não é fácil de definir e se usa para indicar as alterações em vários níveis do sistema nervoso, das provas moleculares, tais como as alterações na expressão genética, ao comportamento."

A neuroplasticidade, ou plasticidade neural, permite que os neurônios se regenerem tanto anatomicamente quanto funcionalmente, formando novas conexões sinápticas. A plasticidade cerebral, ou neuroplasticidade, é a habilidade do cérebro de se recuperar e se reestruturar. Esta capacidade de adaptação do sistema nervoso permite que o cérebro se recupere após transtornos ou lesões, reduzindo os efeitos das estruturas alteradas devido a patologias como a esclerose múltipla, doença de Parkinson, deterioração cognitiva, Alzheimer, dislexia, TDAH, insônia, etc.

Plasticidade sináptica

Quando empreendemos novas experiências e aprendizagens, o cérebro estabelece uma série de vias neurais. Essas vias neurais, ou circuitos, são rotas feitas de neurônios interligados. As rotas são criadas no cérebro com o uso e a prática cotidianos, como um caminho na montanha é feito pelo pastor e seu rebanho. Os neurônios em uma via neural se comunicam entre eles através de conexões denominadas sinapses, e essas vias de comunicação podem se regenerar durante a vida. Cada vez que ganhamos novos conhecimentos (através da prática repetida), a comunicação sináptica entre neurônios é fortalecida. Uma melhor conexão entre os neurônios significa que os sinais elétricos viajam com mais eficiência ao criar ou usar uma nova via. Por exemplo, ao tentar reconhecer um pássaro novo, são feitas novas conexões entre os neurônios específicos. Os neurônios no córtex visual determina sua cor, o córtex auditivo seu canto, e outros, o nome do pássaro. Para saber que pássaro é, suas características, cor, canto e nome são repetidos muitas vezes. Visitar novamente o circuito neural e restabelecer a transmissão neural entre os neurônios implicados em cada nova tentativa melhora a eficiência da transmissão sináptica. A comunicação entre os neurônios relevantes é facilitada e a cognição é cada vez maior. A plasticidadde sináptica é, talvez, o pilar onde descansa a fantástica maleabilidade do cérebro.

Neurogénese

Enquanto a plasticidade sináptica é alcançada com a melhora da comunicação no local sináptico entre os neurônios existentes, a neurogênese faz alusão ao nascimento e proliferação de novos neurônios no cérebro. Durante muito tempo, a noção de um contínuo nascimento neural no cérebro adulto foi considerada herética. Os cientistas acreditavam que os neurônios morriam e nunca eram substituídos por outros novos. Desde 1944, mas principalmente nos últimos anos, a existência da neurogênese foi estabelecida cientificamente e sabemos que ocorre quando as células estaminais, um tipo especial de célula localizada no giro denteado, no hipocampo e possivelmente no córtex pré-frontal, se dividem em duas células: uma célula estaminal e uma célula que se transformará em neurônio, com axônio e dendritos. Esses novos neurônios depois migrarão a áreas distantes do cérebro onde são necessários e possuirão o potencial para permitir o cérebro reabastecer seu abastecimento de neurônios. Da pesquisa animal e humana, sabemos que a morte súbita neural (por exemplo, após um derrame) é uma forte causa para a neurogênese.

Plasticidade funcional compensatória

O declínio neurobiológico que acompanha o envelhecimento está bem documentado na bibliografia científica e explica por que os adultos idosos têm um pior desempenho do que os adultos jovens nos testes neurocognitivos. Curiosamente, nem todos os adultos idosos mostram um baixo rendimento. Alguns obtêm resultados tão bons quanto seus opostos. Esta vantagem comportamental inesperada para um subgrupo de indivíduos idosos foi investigada cientificamente e foi verificado que, ao processar novas informações, os adultos idosos com um nível mais alto de desempenho usaram as mesmas regiões cerebrais que os adultos jovens, mas, também usaram regiões cerebrais adicionais que não foram ativadas nos adultos idosos com um nível baixo desempenho. Os pesquisadores ponderaram neste sobre-uso das regiões cerebrais no caso dos adultos idosos com um nível alto de desempenho e alcançaram uma conclusão geral de que o uso de recursos cognitivos adicionais reflete uma estratégia compensatória. Na presença de déficits relacionados ao envelhecimento e na diminuição da plasticidade sináptica que acompanha o envelhecimento, o cérebro, mais uma vez, manifesta sua plasticidade de múltiplas fontes ao reorganizar suas redes neurocognitivas. Os estudos mostram que o cérebro alcança esta solução funcional atavés da ativação de vias neurais alternativas, que a maioria das vezes ativam regiões em ambos os hemisférios (quando apenas um é ativado nos adultos jovens).

Função e comportamento: Aprendizagem, experiência e ambiente

Vimos que a plasticidade é a propriedade do cérebro que permite ele modificar suas características biológicas, químicas e físicas. Porém, à medida que o cérebro é modificado, o funcionamento e comportamento são alterados paralelamente. Nos últimos anos, foi comprovado que as alterações cerebrais nos níveis genéticos ou sinápticos são causados por uma ampla variedade de fatores ambientais e experienciais. Os novos conhecimentos estão no centro da plasticidade e um cérebro modificado é talvez a manifestação mais tangível que ocorrreu na aprendizagem de novos conhecimentos, possível pelo ambiente. Os novos conhecimentos são adquiridos de várias formas, por muitos motivos e a qualquer momento de nossas vidas. Por exemplo, a criança adquire novos conhecimentos em grandes quantidades e seu cérebro é modificado significantemente nesses momentos de aprendizagens intensivas. É possível que o processo também seja requerido se existe um dano neurológico, por exemplo, por lesões ou derrames, quando as funções desenvolvidas por uma área cerebral danificada estão afetadas e devem ser aprendidos novos conhecimentos. Pode ser intrínseco para o indivíduo e guiado pela sede de conhecimentos. A variedade de circunstâncias para adquirir novos conhecimentos gera a pergunta de se o cérebro vai ser modificado quando aprender alguma coisa. A pesquisa indica que esse não é o caso. Parece que o cérebro vai adquirir novos conhecimentos e deste modo atualizar seu potencial para a plasticidade, se o novo conhecimento é adequado em termos de comportamento. Para aprender a marcar o cérebro fisiologicamente, o conhecimento deve conduzir a modificações no comportamento. Em outras palavras, o novo conhecimento deve ser relevante e necessário em termos de comportamento. Por exemplo, o novo conhecimento que garante a sobrevivência será integrado pelo organismo e aplicado como um comportamento e, como resultado, o cérebro terá sido modificado. Talvez é mais importante a dimensão em que uma experiência de aprendizagem é compensadora. Por exemplo, o novo conhecimento no formato de jogo interativo é particularmente propício para a plasticidade cerebral e aumenta a atividade do córtex pré-frontal. Adicionalmente, neste contexto de provisão de incentivos, observaremos a antiga tradição de dar as crianças apoios e recompensas enquanto se dedicam a aprender.

Entender as condições para induzir a plasticidade

Em que etapa da vida o cérebro tem mais probabilidades de ser modificado quando é exposto à estimulação ambiental? Parece que os padrões de plasticidade são diferentes durante as idades e muitos ainda são desconhecidos em matéria de interação entre o tipo de atividade de indução de plasticidade e a idade do sujeito. Não obstante, sabemos que a atividade inteletual e mental induz a plasticidade cerebral quando é aplicada em adultos idosos saudáveis ou em adultos idosos com um transtorno neurodegenerativo. Acima de tudo, parece que o cérebro pode ser alterado de forma positiva e negativa mesmo antes do nascimento do organismo. Os estudos com animais mostraram que quando as mães grávidas são colocadas em entornos aprimorados e estimulantes, o número de sinapse dos filhotes aumenta em áreas cerebrais específicas. Por outro lado, quando uma leve tensão é aplicada às mães grávidas, os filhotes mostraram um número de neurônios reduzido no córtex pré-frontal. Adicionalmente, parece que o córtex pré-frontal é mais sensível às influências ambientais do que o resto do cérebro. Estes resultados têm implicações importantes para o debate de "natureza" vs. "criação", pois parece que a "criação" pode induzir modificações na expressão dos genes neuronais. Como evolui a plasticidade cerebral e qual é o efeito da aplicação de tempo para a estimulação ambiental? Esta pergunta é muito importante por razões terapéuticas e as pesquisas genéticas com animais proporciona as respostas de referência de que alguns genes são afetados durante mesmo os processos de estimulação mais curtos, mas diversos genes continuam sendo afetados com os procesos mais longos de estimulação, enquanto outros não sofrem alterações ou são reversíveis à tendência de modificação. Embora o uso geral do termo plasticidade contém uma conotação positiva, a plasticidade faz alusão a todas as formas em que as regiões do cérebro e outras modificações podem ocorrer com funções ou comportamentos afetados. O treinamento cognitivo parece ideal para induzir a plasticidade cerebral. Proporciona a prática sistemática necessária para estabelecer novos circuitos neurais e para o fortalecimento das conexões sinápticas entre os neurônios do circuito. Porém, como foi comprovado, na ausência de um benefício comportamental tangível, o cérebro não vai adquirir conhecimentos eficazmente. Portanto, a importância de integrar objetivos altamente personalizados e relevantes com o treinamento não pode ser sobrestimada.

[1]Definição obtida de: Kolb, B., Muhammad, A., & Gibb, R., Searching for factors underlying cerebral plasticity in the normal and injured brain, Journal of Communication Disorders (2010), doi:10.1016/j.jcomdis.2011.04.007

Montaigne:

"Humanista, Montaigne defende um certo número de teses sobre as quais sempre retoma em seus Ensaios. Tendo uma vida dividida entre uma carreira jurídica e administrativa (foi prefeito de Bordeaux, França), aproveitava-se dos retiros em seu castelo para se isolar e escrever. O tema: a sabedoria.

 

Ensaios é sua obra-prima, que floresceu após 20 anos de reflexão. Consiste em um modo de pensar crítico à sociedade do século XVI, embora aborde temas variados. Algumas de suas teses são:

 

1 – Toda ideia nova é perigosa;

 

2 – Todos os homens devem ser respeitados (humanismo); e

 

3 – No domínio da educação, deve-se respeitar a personalidade da criança.

 

Esta última tese chama atenção, já que para Montaigne deve-se formar um homem honesto e capaz de refletir por si mesmo. Este homem deverá procurar o diálogo com os outros, tendo senso de relatividade sobre todas as coisas. Assim, ele conseguirá se adaptar à sociedade onde deverá viver em harmonia com os outros homens e com o mundo. Ele será um espírito livre e liberto de crenças e superstições.

 

Segundo Montaigne, os pensamentos e atitudes do homem estão submetidos ao tempo, que pode metamorfoseá-los. Para chegar a esta conclusão, costuma-se ver o pensamento de Montaigne dividido em três etapas evolutivas:

 

A primeira fase é a do estoicismo, na qual o filósofo adota, sob a influência de seu amigo La Boétie, a pretensão estoica de alcançar a verdade absoluta. Mas seu espírito convive mais com a dúvida, e a experiência estoica certamente marcou, para sempre, a ruptura de Montaigne com qualquer ideia de verdade absoluta.

 

A segunda fase, como consequência da primeira e também em razão do ambiente em que viveu, numa França dividida pelos conflitos intelectuais entre católicos e protestantes, com muita violência e guerras, Montaigne é seduzido pelos filósofos do ceticismo, da dúvida. Segundo estes, se o homem não sabe nada de si mesmo, como pode saber tanto sobre o mundo e sobre Deus e sua vontade? A dúvida é para Montaigne uma arma contra o fanatismo religioso.

 

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

 

Na terceira e última etapa, já maduro e ao fim de sua vida, Montaigne se interessa mais por si mesmo do que por outros filósofos. Seus últimos escritos, os “Ensaios”, são muito pessoais. Ele se persuadiu de que o único conhecimento digno de valor é aquele que se adquire por si mesmo. Seu ceticismo ativo é uma tentativa de crítica radical dos costumes, dos saberes e das instituições da época. Com isto, a contribuição de Montaigne é fundamental na constituição do pensamento moderno.

 

Os “Ensaios” tratam de uma enorme variedade de temas: da vaidade, da liberdade de consciência, dos coxos, etc., e por serem ensaios não têm uma unidade aparente. Livremente, o filósofo deixa seu pensamento fluir e ganhar forma no papel, vagando de ideia em ideia, de associação a associação. Não escreve para agradar os leitores, nem escreve de modo técnico ou com vistas à instrução. Ele pretende, ao contrário, escrever para as gerações futuras, a fim de deixar um traço daquilo que ele foi, daquilo que ele pensou em um dado momento. Montaigne adotou o princípio grego “Conhece-te a ti mesmo”. Portanto, segundo ele, a escrita é um meio de chegar a este conhecimento de si.

 

Por João Francisco P. Cabral

Colaborador Brasil Escola

Graduado em Filosofia pela Universidade Federal de Uberlândia - UFU

Mestrando em Filosofia pela Universidade Estadual de Campinas - UNICAMP"

 

Veja mais sobre "As ideias de Michel de Montaigne" em: https://brasilescola.uol.com.br/filosofia/as-ideias-michel-montaigne.htm