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Material original Prof. Dr. Christian Haag Kristensen
PPG-PSICOLOGIA
Neurociência Cognitiva:
Fundamentos
Profa. Dra. Adriane Arteche
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Plano Apresentação
A natureza das relações mente-cérebro
Principais divisões do sistema nervoso
Unidade funcional do sistema nervoso
Estrutura e função
Organização hierárquica do SNC
Fases do neurodesenvolvimento
Princípios centrais do neurodesenvolvimento
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Filosofia da Mente
Posições distintas em relação ao estudo da
consciência:
Dualismo
Materialismo
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René Descartes (1596-1650) e o dualismo mente-corpo:
o corpo apresenta extensão no espaço (materialidade)
enquanto a mente não tem extensão nem substância;
Embora distintos, mente e corpo se influenciam
mutuamente, pois interagem dentro do organismo
humano (sede: glândula pineal).
Filosofia: Dualismo
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The Pineal Gland. Sagittal section of brain, view from the left, the surface of the medial half of the right side is seen. Source:
Professor Dr. Carl Ernest Bock, Handbuch der Anatomie des Menschen, Leipzig 1841.
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Descartes
associou o movimento involuntário dos autômatos
aos movimentos corporais sem intenção consciente
(undulatio reflexa); sendo considerado o autor da
teoria da ação reflexa, que é a idéia precursora da
psicologia comportamental do estímulo-resposta (S-
R).
Filosofia: Dualismo
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Filosofia: Materialismo
É possível estudarmos a mente ao estudarmos o
cérebro;
Acesso a um componente objetivo e mensurável da
mente;
É a atividade dos neurônios no cérebro que produz os
conteúdos da consciência;
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Perspectivas Históricas
Sigmund Freud (1856-1939)
1891 - On Aphasia
1900 - “Interpretação dos sonhos” Modelo do aparelho psíquico em dois sistemas o perceptivo e o motor; entre ambos haveria uma quantidade (quantum) de energia psíquica que circularia de um sistema para outro pelos traços mnêmicos.
1915 - 2º modelo teórico no qual dividiu o aparelho psíquico em três sistemas mentais: Inconsciente (Ics); Pré-Consciente (Pcs) e Consciente (Cs) (primeira tópica).
1923 - Nova hipótese acerca do aparelho psíquico - a hipótese estrutural - que divide aquele em três estruturas ou instâncias psíquicas às quais denominou ID; EGO e SUPEREGO (segunda tópica).
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Perspectivas Históricas
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Perspectivas Históricas
Parece ser uma ironia da história que Jean Piaget e Sigmund Freud, dois dos principais teóricos na psicologia infantil deste século, tiveram uma orientação biológica e mesmo assim acabaram por desenvolver teorias do desenvolvimento que praticamente ignoraram a noção de crescimento e maturação do sistema nervoso central (Segalowitz & Rose-Krasnor, 1992).
Sobretudo foi um assunto de conveniência. Não era possível apreender algo útil sobre a mente (...) utilizando os métodos neurocientíficos disponíveis naquela época.
A neurociência não podia penetrar nos mistérios da personalidade, da motivação, das emoções (...) e por tanto pareceu a Freud que a maneira mais útil para estudar, compreender e tratar as desordens do sujeito humano era desde uma perspectiva psicológica pura (Solms & Turnbull, 2004).
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Avanços
Entretanto, essa falta de informação sobre o SNC
mudou dramaticamente nas últimas décadas:
Neurociências;
Estudos empíricos demonstrando que o aprendizado é
acompanhado por modificações da eficácia das conexões
neurais, levando a uma reformulação de conceitos sobre a
interação entre processos ambientais e biológicos na
determinação de padrões de comportamento (Kandel,
1997).
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Avanços
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Avanços
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Avanços
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Níveis de Análise em Neurociências (Bear et al., 2002)
Neurociências Moleculares Mensageiros auxiliam comunicação neuronal
Neurociências Celulares Neurônios
Neurociências de Sistemas Circuitos neurais (sistema visual)
Neurociências Comportamentais Psicofarmacologia
Neurociências Cognitivas Consciência, linguagem
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Sistema Nervoso
Sistema nervoso periférico:
Composto por grupos de neurônios chamados de
gânglios e nervos periféricos;
Sistema nervoso central:
Encéfalo e medula espinhal;
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Sistema nervoso periférico
Somático: Informações sensitivas: posição dos músculos e
membros e informações sobre ambiente externo;
Neurônios sensoriais da raiz dorsal e gânglios cranianos que inervam pele, músculos e articulações;
Vegetativo (Visceral/Autônomo): SN simpático: resposta do corpo ao estresse;
SN parassimpático: conservação de recursos do corpo e restauração do equilíbrio do estado de repouso;
SN entérico: controle da função dos músculos lisos do intestino;
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Sistema Nervoso Autônomo
Os neurônios pré-ganglionares do
sistema simpático emergem dos
segmentos tóraco-lombares (da região
do peito e logo abaixo), ao passo que
os do sistema parassimpático
emergem dos segmentos céfalo-
sacrais (da região da cabeça e logo
acima dos glúteos).
Texto: http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_nervoso_aut%C3%B4nomo
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Sistema nervoso central (Kandel, 1997)
1. Medula espinhal
2. Bulbo
3. Ponte
4. Cerebelo
5. Mesencéfalo
6. Diencéfalo
7. Hemisférios cerebrais
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Lobos Cerebrais e Ínsula
Lobo parietal
Lobo occipital
Lobo temporal
Lobo frontal
Ínsula limita e separa os
lobos temporal e frontal
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Córtices sensoriais, motores e áreas associativas
corticais Córtex motor primário (BA 4)
Córtex somatossensorial (BA 3, 1, 2)
Córtex parietal posterior (BA 5, 7)
Córtex visual (BA 17, 18, 19)
Córtex auditivo (BA 41, 42)
Córtex temporal inferior (BA 20, 21, 37)
Córtex pré-frontal
Área pré-motora (BA 6)
Área motora suplementar (BA 6)
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Estruturas do Tronco Encefálico
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Sistema Límbico
The limbic system includes many structures in the cerebral cortex and sub-cortex of the brain. The term has been used within
psychiatry and neurology, although its exact role and definition has been revised considerably since the term was introduced.
Involved in signaling the cortex of motivationally significant
stimuli such as those related to reward and fear in addition
to social functions such as mating
Plays a role in the formation of
spatial memory and is part of the
hippocampus
formation of
memory
Autonomic functions regulating
heart rate, blood pressure and
cognitive and attentional
processing
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Unidade funcional
Sistema nervoso contém duas
classes de células: células neurais
(neurônios) e células da glia;
Neurônio:
Corpo celular (soma): centro
metabólico da célula, contém o
núcleo (genes);
Dendritos: recepção sináptica;
Axônio: condução de sinais
elétricos (potenciais de ação);
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Sinapses químicas e neurotransmissão
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Sinapses químicas e neurotransmissão a célula pré-sináptica (célula transmissora)
produz serotonina (5-hidroxitriptamina, 5HT)
através do aminoácido triptofano e a armazena
em vesículas nas suas terminações;
um potencial de ação é transmitido pela célula
pré-sináptica em direção às suas extremidades;
o potencial de ação estimula as vesículas que
contêm a serotonina para se unir à membrana
celular e depositar a serotonina na fenda
sináptica;
a serotonina passa pela fenda sináptica, se junta
com proteínas especiais chamadas receptoras na
membrana da célula pós-sináptica (célula
receptora) e estabelece uma despolarização na
célula pós-sináptica. Se as despolarizações
atingirem um nível crítico, um novo potencial de
ação será propagado naquela célula. Alguns
neurotransmissores fazem com que a célula pós-
sináptica fique hiperpolarizada (o potencial de
membrana fica mais negativo, o que inibe a
formação de potenciais de ação na célula pós-
sináptica). A serotonina se encaixa em seu
receptor como uma chave na fechadura;
Fonte: http://saude.hsw.uol.com.br/nervo5.htm
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Sinapses químicas e neurotransmissão as moléculas de serotonina que restaram na
fenda e aquelas que foram liberadas pelos
receptores depois do uso são destruídas por
enzimas na fenda (monoamina-oxidase (MAO),
catecol-O-metiltransferase (COMT)). Algumas
são absorvidas por transportadores específicos
na célula pré-sináptica (recaptação). Na célula
pré-sináptica, as enzimas MAO e COMT
destroem as moléculas de serotonina absorvidas.
Isso permite que o impulso nervoso seja
"desligado" e prepara a sinapse para receber
outro potencial de ação;
existem vários tipos de neurotransmissores além
da serotonina, inclusive acetilcolina,
norepinefrina, dopamina e ácido gama-
aminobutírico (GABA). Qualquer neurônio produz
apenas um tipo de neurotransmissor. Qualquer
célula nervosa pode ter sinapses através de
neurônios excitatórios e inibitórios pré-sinápticos.
Dessa maneira, o sistema nervoso pode "ligar" e
"desligar" várias células (e subseqüentes vias
neurais). Por fim, as células nervosas realizam
sinapse com as células executoras (músculos,
glândulas, etc.) para provocar ou inibir reações.
Fonte: http://saude.hsw.uol.com.br/nervo5.htm
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Sinapses e neurotransmissão
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Estrutura e função
Co-evolução entre estrutura e função:
Complexidade funcional relacionada a uma organização estrutural hierárquica;
Inicia com áreas do tronco encefálico (funções regulatórias) até áreas do neocórtex (funções complexas);
Em cada uma das muitas áreas do encéfalo estão sistemas neurais que mediam nossas funções.
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Organização hierárquica do encéfalo
humano
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Neurodesenvolvimento
100 bilhões de neurônios e dez vezes mais células da glia, todos interconectados por trilhões de conexões sinápticas, comunicando-se em um dinâmico processo de atividade neuroquímica.
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Mecanismos de neurodesenvolvimento (Perry, 2000)
Neurogênese
Migração
Diferenciação
Apoptose
Arborização
Sinaptogênese
Escultura sináptica
Mielinização
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Neurogênese
Nascimento de novos neurônios;
Maior parte ocorre no útero durante o segundo e terceiro trimestre;
Indícios de neurogênese ao longo da vida adulta no hipocampo e córtex pré-frontal (Eriksson et al., 1998; Gould et al., 1999);
Ao nascimento, mais de 100 bilhões de neurônios estão presentes, mas ainda não funcionalmente organizados;
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Migração
Movimento dos neurônios em desenvolvimento;
Geralmente guiado pelas células da glia e
marcadores químicos;
Interação de fatores genéticos e ambientais na
localização dos neurônios;
Isultos pré e perinatais: infecções, anóxia, e drogas
vão alterar a migração e ocasionar profundo
impacto na funcionalidade;
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Diferenciação
Maturação dos neurônios;
Resultado do padrão, intensidade e temporalidade
de vários sinalizadores microambientais que
ligam/desligam genes;
Quanto mais diferenciado o neurônio, mais sensitivo
se torna aos sinais ambientais (experiência), muitos
dos quais são mediados pelos padrões de atividade
neuronal nas redes neurais nas quais eles residem;
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Apoptose
Alguns neurônios em desenvolvimento morrem;
Aqueles neurônios “redundantes” que não se integram a uma rede neural ativa são eliminados (Kuan et al., 2000);
Indica uma enorme flexibilidade presente no cérebro humano, relacionada às demandas ambientais e necessidades potenciais do indivíduo;
Princípio geral de dependência da atividade (importante para aprendizado, memória e desenvolvimento);
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Arborização
A medida que os neurônios se diferenciam, emitem
extensões de seu corpo celular (dendritos
envolvidos na recepção);
O processo de arborização é dependente da
atividade: a densidade da arborização está
relacionada à complexidade e à atividade neural
recebida que, por sua vez, depende da atividade e
complexidade do ambiente (Diamond et al., 1996);
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Sinaptogênese
Um dinâmico contínuo de neurotransmissão sináptica regula a atividade e propriedade funcionais das cadeias de neurônios;
Essas conexões neurais não ocorrem por acaso, sendo guiadas por certos fatores de crescimento e moléculas de adesão celular;
Durante os oito primeiros meses de vida, existe um aumento de oito vezes na densidade sináptica enquanto os neurônios estabelecem conexões apropriadas (Huttenlocher, 1994);
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Escultura sináptica
A sinapse é uma estrutura dinâmica que se modifica de acordo com o nível de atividade pré-sináptica (criação de novas conexões sinápticas e reabsorção de
conexões não utilizadas);
Durante os primeiros oito meses após o nascimento, a taxa de criação é muito elevada;
No período entre o primeiro ano e a infância, a taxa de reabsorção de novas conexões é maior do que a taxa de criação de novas sinapses;
Na adolescência, ao menos na maioria das áreas corticais, esse processo chega a um equilíbrio;
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Mielinização
Células da glia especializadas envolvem os axônios criando uma transdução eletroquímica mais eficiente ao longo do neurônio;
Permite que uma rede neural funcione de maneira mais eficiente (índex de maturação funcional): Exemplo: caminhar depende da mielinização dos
neurônios na coluna espinhal para a regulação eficiente do funcionamento neuromotor;
Mielinização inicia no primeiro ano de vida e continua em muitas áreas-chave durante a infância e com um pico na adolescência em áreas corticais;
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![Page 44: Aula FUND_NEUROCIENCIA.pdf](https://reader033.vdocument.in/reader033/viewer/2022042821/55cf925a550346f57b95bfd8/html5/thumbnails/44.jpg)
Neurodesenvolvimento: princípios centrais
Aspectos gerais
Natureza e ambiente
Desenvolvimento seqüencial
Desenvolvimento dependente de atividade
Janelas no desenvolvimento
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Aspectos gerais (01)
Neurodesenvolvimento humano pré-natal é
muito similar ao de outros primatas;
Diferença maior é a geração de grande
quantidade de córtex cerebral e o período
desenvolvimental de alguns marcos
evolutivos;
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Aspectos gerais (02)
Cerebelo, hipocampo e córtex cerebral são
as estruturas do encéfalo que apresentam o
desenvolvimento pós-natal mais prolongado
em humanos;
Imaturidade do córtex cerebral é a maior
limitação para o funcionamento cognitivo em
crianças;
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Aspectos gerais (03)
O período de desenvolvimento cerebral pós-
natal mais extenso em humanos revela
períodos de desenvolvimento diferenciados
entre:
Diferentes regiões corticais;
Diferentes camadas do córtex;
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Aspectos gerais (04)
Regiões corticais não são intrinsicamente
pré-especificadas para sustentar classes
particulares de representações (como
reconhecimento de faces e processamento
da linguagem);
Relações entre desenvolvimento neural e
experiência são bidirecionais;
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Natureza e ambiente
Genes são desenhados para funcionar em um
ambiente e são expressos por sinalizadores
microambientais que, por sua vez, são influenciados
pela experiência do indivíduo;
Influências ambientais no tamanho do encéfalo:
Exposição a um ambiente enriquecido aumenta o tamanho do
encéfalo, mais notadamente, do neocórtex e principalmente,
do córtex occipital (observa-se redução de 35% em animais
criados em cativeiro; observa-se ainda diminuição na
densidade das células da glia e número de espinhos
dendríticos nos neurônios).
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Desenvolvimento seqüencial
O SNC se desenvolve em uma forma seqüencial e hierárquica;
Os processos neurodesenvolvimentais serão mais ativos em diferentes áreas do SNC em diferentes períodos e vão necessitar (períodos críticos) ou ser sensíveis (períodos sensitivos) às experiências organizadoras (e aos sinalizadores neurotróficos relacionados a essas experiências);
Neurotrofina: membro de uma família dos fatores tróficos neurais (moléculas que promovem a sobrevivência celular), incluindo os fatores de crescimento do nervo (NGF) e neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) (Bear et al., 2002)
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Desenvolvimento dependente de atividade
No SNC em desenvolvimento, sistemas neurais
indiferenciados são criticamente dependentes de
conjuntos de sinalizadores ambientais e
microambientais para a organização de suas formas
imaturas;
Falta ou disrupção desses sinalizadores críticos pode alterar
processos de neurogênese, migração, diferenciação e
sinaptogênese, prejudicando o neurodesenvolvimento e
diminuindo as capacidades funcionais de determinados
sistemas neurais;
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Desenvolvimento dependente de atividade
A quantidade, padrão de atividade e natureza
desses fatores neuroquímicos e neurotróficos
dependem da presença e da natureza da
experiência sensória total do organismo;
O grau de disrupção está relacionado com a taxa
de modificação em um determinado sistema
neural;
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Janelas de oportunidade e vulnerabilidade
A mesma sensitividade no neurodesenvolvimento
que permite grandes avanços em resposta a
experiências predizíveis, nutritivas e enriquecedoras
coloca a criança em desenvolvimento em uma
situação vulnerável a experiências adversas;
O período sensitivo para um sistema neural (e
funções por ele mediadas) será quando este
sistema estiver mais ativamente se organizando;
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Lesões e neurodesenvolvimento
Efeitos da idade (divisões críticas):
0-1 ano: prejuízos mais severos;
1-5 anos: permitem reorganização funcional,
incluindo substituição de funções lingüísticas;
5 ou mais anos: pouca substituição de
funções;