Treine seu cérebro, transforme seu cérebro

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Imagem: D'Or Institute for Research and Education.

Por Maria Eduarda Abreu
Publicado na EurekAlert

Em menos de uma hora, o treinamento cerebral – chamado de neurofeedback – promove o fortalecimento das conexões entre áreas sensitivas e motoras do cérebro. Essa é a conclusão de um novo estudo, conduzido por pesquisadores do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino (IDOR), e publicado no prestigiado periódico Neuroimage. De acordo com os autores, a pesquisa abre portas para possíveis melhorias no tratamento do acidente vascular cerebral (AVC) e da doença de Parkinson, por exemplo.

O cérebro é capaz de se adaptar a todo momento, fenômeno conhecido como neuroplasticidade. Tais mudanças na maneira como ele funciona e conecta suas diversas áreas são a base do aprendizado e da memória. Além disso, entender como toda esta orquestra cerebral interage e se transforma permite o avanço na compreensão do comportamento, das emoções e das doenças que acometem o órgão mais complexo que conhecemos.

Uma das ferramentas que vem sendo utilizada para entender toda esta dinâmica é o neurofeedback: enquanto a atividade neural é captada por meio de um equipamento de ressonância magnética, computadores de alta performance transformam os sinais cerebrais em uma espécie de termômetro que aparece em uma tela, e que varia de acordo com o grau de funcionamento cerebral naquele momento. Nesse tipo de experimento, as pessoas são capazes de aprender rapidamente a controlar a própria atividade cerebral.

Também utilizando o neurofeedback, criado pela equipe do IDOR, um estudo anterior realizado pelo mesmo grupo já havia apontado que era possível controlar a atividade de regiões cerebrais responsáveis pelos movimentos usando apenas a imaginação da ação, ou seja, em repouso. Faltava entender, no entanto, qual o efeito deste tipo de treinamento no cérebro. Em outras palavras, como o cérebro se adapta para aprender a controlar sua própria atividade?

Ao todo, 36 pessoas saudáveis receberam o treinamento com neurofeedback usando a ressonância magnética, que durou pouco mais de 30 minutos. Enquanto 19 participantes receberam o treinamento real, outros 17 foram instruídos com falsas informações, uma espécie de placebo. Imediatamente antes e depois do treino, os pesquisadores fizeram imagens cerebrais que possibilitaram medir a comunicação (chamada de conectividade funcional) e as conexões (ou conectividade estrutural) entre as áreas cerebrais. O objetivo foi observar como as redes neurais são impactadas pelo neurofeedback.

Ao comparar a arquitetura cerebral antes e depois do neurofeedback, os pesquisadores observaram que o corpo caloso – principal ponte cerebral, responsável pela comunicação entre áreas sensitivas e motoras nos hemisférios direito e esquerdo – apresentou maior robustez estrutural. Além disso, a comunicação funcional entre essas áreas cerebrais também foi aumentada. Para os autores, era como se o sistema tivesse ficado mais fortalecido.

“Sabemos que o cérebro tem uma capacidade fantástica de modificação, mas não tínhamos certeza de que era possível observá-la tão rapidamente”, afirma Theo Marins, biomédico e doutorando responsável pelo estudo.

Desta forma, o neurofeedback se mostrou uma potente ferramenta capaz de induzir neuroplasticidade. Agora, os pesquisadores esperam utilizá-lo para promover as mudanças necessárias para a recuperação da função motora de pacientes que sofreram um AVC ou que possuem a doença de Parkinson. “O próximo passo será descobrir se pacientes que sofrem de desordens neurológicas também podem se beneficiar do neurofeedback, e se ele é capaz de diminuir os sintomas destas doenças”, conclui a médica radiologista Fernanda Tovar Moll, presidente do IDOR e líder da pesquisa.

A pesquisa é fruto de colaboração entre o IDOR, a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e o Centro Universitário Augusto Motta, e fez parte da tese de doutorado de Theo Marins.

Sensação de membro fantasma explicada

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Imagem: Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology.

Por Catarina Chagas
Publicado na EurekAlert

Após a amputação de um membro, o cérebro humano sofre modificações na maneira como funciona e conecta suas áreas. Em estudo publicado hoje no periódico Scientific Reports, pesquisadores do Instituto D’Or de Pesquisa e Ensino (IDOR) identificaram que áreas cerebrais sensitivas e motoras passam a se comunicar de forma diferente após a amputação. Os resultados podem ajudar a compreender por que alguns pacientes possuem a síndrome do membro fantasma, em que relatam ter sensações ou dor no membro ausente.

O trabalho é mais um passo importante na compreensão da neuroplasticidade, uma capacidade que o cérebro tem de se modificar em resposta a diferentes situações. Essas modificações ocorrem a todo vapor nos estágios iniciais do desenvolvimento cerebral, mas também, com menor intensidade, ao longo de toda a vida. Entender os fatores que regem esse fenômeno é fundamental para esclarecer o que ocorre quando o cérebro é acometido por doenças, o que permite o desenvolvimento de tratamentos mais eficientes.

O cérebro de pessoas que sofreram amputação de um membro é um excelente modelo para estudar a neuroplasticidade, pois há evidências de que, quando se perde um braço ou uma perna, por exemplo, as áreas cerebrais relacionadas a sensibilidade e movimento do membro perdido sofrem modificações importantes. Em estudo prévio, pesquisadores do IDOR já haviam identificado que, após a amputação, o cérebro passa a reagir de forma exagerada quando o coto – parte do membro que permanece após a amputação – é estimulado. Além disso, o corpo caloso – estrutura que conecta áreas responsáveis pelo movimento e pela sensação tátil entre os dois hemisférios cerebrais – deixa de ser tão robusto como esperado.

Essa última descoberta motivou uma nova pergunta de pesquisa: se o corpo caloso não possui o grau adequado de estruturação, como se dá a “conversa” entre as diferentes áreas cerebrais que ele conecta? Liderada pela médica radiologista Fernanda Tovar-Moll, presidente do IDOR, a equipe retomou a análise de exames de ressonância magnética realizados em pacientes amputados no estudo anterior, em busca de respostas.

Na nova análise, os dados de neuroimagem por ressonância magnética foram usados para explorar o que os cientistas chamam de conectividade funcional, ou seja, o quanto áreas cerebrais distintas se comunicam entre si. Ao todo, foram avaliados exames de nove pacientes que sofreram amputação no membro inferior e que possuem a sensação – mas não dor – fantasma, além de nove indivíduos saudáveis. Dentro do equipamento de ressonância, os participantes receberam estimulações na região do pé remanescente e do coto (ou, no caso dos indivíduos saudáveis, na coxa), realizadas por uma escova.

A análise dos dados revelou que a suspeita dos pesquisadores estava correta, isto é, a comunicação de áreas sensoriais e motoras entre os hemisférios cerebrais estava prejudicada nos pacientes amputados, provavelmente como consequência de um corpo caloso menos eficiente. Por outro lado, áreas sensoriais e motoras de um mesmo hemisfério cerebral apresentaram maior conectividade funcional em quem sofreu amputação.

“As modificações da conectividade funcional já vinham sendo investigadas em amputados que sofriam dor, mas nossos achados mostram que há um desequilíbrio da organização funcional do cérebro mesmo naqueles que não possuem dor fantasma”, explica Ivanei Bramati, físico médico do IDOR e doutorando responsável pelo desenvolvimento da pesquisa.

Agora, os pesquisadores querem investigar qual a relação entre o fenômeno da sensação fantasma e as mudanças das redes neurais, e esclarecer por que alguns pacientes desenvolvem a síndrome do membro fantasma e outros, não. A compreensão das mudanças sofridas no mapa cerebral em resposta à perda de um membro permitirá que, no futuro, neurocientistas desenvolvam tecnologias e dispositivos capazes de reverter o quadro, melhorando, assim, a qualidade de vida dos pacientes.

UFSCar oferece 24 cursos a distância

Portal de Cursos Abertos tem opções gratuitas em áreas como design gráfico, gestão de risco corporativo, educação para sustentabilidade e acessibilidade arquitetônica. Foto: Freepik.

Publicado na Agência FAPESP

O Portal de Cursos Abertos (PoCA) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) está com 24 opções de cursos gratuitos, oferecidos na modalidade a distância, destinados à comunidade acadêmica e ao público em geral, com certificado para o participante.

No portal estão disponíveis formações em temas como jogos musicais; design gráfico; acessibilidade arquitetônica; gestão de riscos corporativos; educação para a sustentabilidade; uso de aplicativos como recurso pedagógico; ensino híbrido, entre outros temas, com carga horária variando de duas a 20 horas.

A iniciativa é da Diretoria de Inovações Pedagógicas e Formativas da Secretaria Geral de Educação a Distância da UFSCar. O PoCA nasceu do projeto Inovaeh, um site que funciona como um espaço de apoio ao ensino híbrido (on-line e presencial), com cursos e materiais sobre práticas pedagógicas apoiadas em Tecnologias Digitais de Informação e Comunicação.

O cadastro para os cursos pode ser feito pelo site do PoCA.

Mais informações: http://poca.ufscar.br.

A Inteligência Artificial ajuda a combater a depressão

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A depressão sempre foi um assunto muito complexo de se lidar, pois há vários tipos de fatores que caracterizam ela, como, por exemplo, perda de interesse ou prazer em suas atividades, perda ou ganho de peso, pensamentos suicidas, entre outros fatores. Muitas pessoas pensam que isso não passa de frescura, embora tal reação seja consequência da desinformação, o que as levam a não procurar entender o lado do outro ou mesmo por optar permanecer na ignorância, o que leva a seguinte presunção: “Mas como o Fulano é frescurento!” Afinal, é mais fácil julgar do que ajudar, não é mesmo?

De uma maneira simples de clarificar, seu cérebro é formado por inúmeras células que se comunicam através de substâncias químicas chamadas neurotransmissores e, por algum motivo, eles não estão “circulando” como deveriam. Por isso, uma pessoa com depressão pode se sentir com memória fraca, indisposta ou, até mesmo, sem concentração ou energia.

Veja esse vídeo bem introdutório sobre a depressão:

As varreduras cerebrais e a aprendizagem de máquina estão descobrindo quantos tipos de depressão existem

Imagem: Vix.

A habilidade dos neurocientistas para avaliar o cérebro melhorou drasticamente. Hoje, pesquisadores estão cada vez mais utilizando ferramentas da grande ciência de dados (“data science”, em inglês), como a aprendizagem de máquina (“machine learning”, em inglês) e outras formas de inteligência artificial, para fazer varreduras cerebrais e encontrar padrões de atividade que predizem nosso comportamento.

Esse vídeo explica didaticamente como funciona o aprendizado de máquina. Embora o vídeo esteja em inglês, há a possibilidade de ativar o tradutor simultâneo do Google:

Normalmente, os programas de aprendizagem de máquina precisam ser treinados em um conjunto de procedimentos armazenados em dados. No treinamento, esses programas buscam padrões nos dados. Quanto mais dados de treinamento um programa recebe, mais inteligente e preciso ele fica. Após o treinamento, os programas de aprendizagem de máquina recebem novos conjuntos de dados. E com esses novos dados, eles podem começar a fazer previsões.

Um bom exemplo cotidiano é o filtro de spam do seu e-mail, onde o programa de aprendizagem de máquina escaneia permanentemente pedaços de lixo eletrônico, aprendendo os padrões de linguagem contidos neles, para conseguir detectá-los.

O aprendizado de máquina pode ser também um programa bem simples que calcula apenas regressões matemáticas. (Lembra-se da matemática do Ensino Médio, certo? Sugestão: Trata-se de encontrar a inclinação de uma linha que explica os padrões de uma série de pontos de dados.) Ou como o Google DeepMind que, além de alimentar milhões de pontos de dados, ficou conhecido por conseguir vencer um humano em Go.

Com a codificação, o aprendizado da máquina tenta prever o padrão de atividade cerebral que um estímulo produzirá.

A decodificação é o oposto: olhar para certas áreas com atividade cerebral e prever o que os participantes estão observando.

Até mesmo o Facebook está trabalhando duro no desenvolvimento de sistemas para pessoas suicidas. A ferramenta promete identificar um possível comportamento suicida e passar as informações para profissionais treinados para poder ajudar o mais rápido possível.