Os bebês entendem o mundo desde o nascimento?

O primeiro filho de Rebecca Sachs , Arthur, entrou no tubo de uma máquina de ressonância magnética para fazer uma tomografia cerebral quando ele tinha apenas um mês de idade. Sachs, especialista em cognição no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, foi lá com ele. Ela estava desconfortável, deitada de bruços, com o rosto próximo à fralda do bebê, mas acariciou e tranquilizou-o enquanto um ímã de três Tesla girava em torno deles. Arthur não demonstrou preocupação e adormeceu.

Todos os pais estão interessados ​​no que acontece na cabeça do bebê, mas poucas pessoas têm a oportunidade de descobrir. Quando Sachs engravidou, ela trabalhava com seus colegas há muitos anos para desenvolver um esquema para obter imagens da atividade cerebral em bebês. Mas a data estimada de entrega em setembro de 2013 deu ao projeto o impulso necessário para concluí-lo.

Nos últimos 20 anos, os pesquisadores usaram ressonância magnética funcional para examinar a função cerebral de crianças e adultos. Mas a ressonância magnética, como um daguerreótipo do século 19, exige total imobilidade do objeto de digitalização, ou a imagem ficará desfocada. Um bebê acordado é uma massa nervosa de movimentos, e eles não podem ser forçados a ficar parados por persuasão ou promessas. Um pequeno número de estudos de ressonância magnética que existem hoje são baseados em imagens cerebrais de bebês dormindo que tocam música.

Mas Sachs queria descobrir como os bebês vêem o mundo enquanto estão acordados. Ela precisava obter uma imagem do cérebro de Arthur olhando para videoclipes. Com assuntos adultos, isso é fácil. Isso foi necessário para chegar a uma pergunta mais séria: o cérebro dos bebês funciona como uma miniaturauma cópia do cérebro adulto , ou eles são fundamentalmente diferentes? "Eu tenho uma questão fundamental de desenvolvimento do cérebro e tenho um bebê com um cérebro em desenvolvimento", diz ela. "As duas coisas mais importantes da minha vida se fundiram temporariamente dentro de uma máquina de ressonância magnética".

Sachs tirou licença de maternidade, pendurando com Arthur dentro do carro. "Às vezes ele não gostava, às vezes adormecia, ou era travesso ou vestido", diz ela. "É raro obter bons dados sobre o cérebro infantil". Entre as sessões, Sachs e colegas examinaram os dados, aperfeiçoaram os experimentos e procuraram padrões no cérebro de Arthur. Quando eles conseguiram o primeiro resultado útil, Arthur tinha 4 meses e Sachs "pulou de alegria no teto".

Trabalho recenteque apareceu na Nature Communications é o culminar de mais de dois anos trabalhando com imagens do cérebro de Arthur e de outros oito bebês. No trabalho, os cientistas encontraram semelhanças inesperadas com as quais os cérebros de bebês e adultos respondem à estimulação visual, bem como várias diferenças intrigantes. Este estudo é o primeiro passo no caminho que Sax espera que seja uma tentativa maciça de entender os estágios iniciais do desenvolvimento da mente.

* * *

A fMRI é talvez a ferramenta mais útil, com exceção da dissecção do crânio que os cientistas têm. Depende de alterações no fluxo sanguíneo nas áreas mais ativas do cérebro, que criam um sinal detectado pela máquina. Existem críticos na técnica, porque esse sistema não mede diretamente a atividade cerebral, e imagens simples e claras dependem da manipulação estatística que ocorre nos bastidores do processo. No entanto, a ressonância magnética abriu novas possibilidades e deu aos cientistas, como diz Sachs, um "mapa móvel do cérebro". Os cientistas descobriram nos mínimos detalhes como diferentes partes do cérebro estão organizando suas atividades, dependendo do que uma pessoa faz, sente ou pensa.

Diferentes áreas do córtex cerebral também realizam tarefas diferentes. Nancy Canviser[Nancy Kanwisher], neurocientista do MIT e ex-supervisora ​​de pesquisa em Sax, descobriu a área do KGM, a “área facial em forma de fuso”, que responde mais às imagens faciais do que a outros estímulos visuais. Seu laboratório também trabalhou na descoberta do giro para-hipocampo, que respondeu a imagens de lugares. Como estudante de graduação e trabalhando no laboratório Canviser, Sachs descobriu uma área do cérebro projetada para trabalhar com um modelo da psique humana (entender a consciência de outras pessoas ) - isto é, processar pensamentos relacionados ao pensamento de outras pessoas. Desde então, vários laboratórios já encontraram regiões do cérebro que analisam situações sociais e tomam decisões.

Sax, que fala rapidamente e irradia com o intelecto, está mais preocupado com questões filosóficas e fundamentais sobre o cérebro. Do seu ponto de vista, a próxima pergunta óbvia é: como foi a organização do cérebro? "Quando você vê as funções ricas e abstratas desempenhadas pelo cérebro - moralidade, um modelo de estado mental - você imediatamente se pergunta como tudo isso apareceu lá?" Ela diz.



O cérebro evoluiu de maneira a destacar áreas separadas para as coisas mais importantes para a nossa sobrevivência? Ou "nascemos com uma incrível caixa de ferramentas multifuncional que pode aprender a organização do mundo que é fornecida a ela?" Chegamos a este mundo com desenhos inatos, segundo os quais áreas especiais aparecem no cérebro, por exemplo, para reconhecimento facial, ou desenvolvemos essas áreas especiais meses ou anos depois de vermos muitas faces ao nosso redor? "A estrutura básica do cérebro humano pode ser semelhante para todas as pessoas, porque para todas as pessoas o mundo é praticamente o mesmo", diz ela. Ou esses princípios podem estar presentes desde o nascimento.

* * *

Riley LeBlanc cospe o mamilo e começa a gritar. Ela tem cinco meses de idade, na cabeça uma mecha de cabelos castanhos ondulados e está agitada em suas roupas, enquanto Heather Kosakowski, chefe do laboratório de saxofone, balançando Riley, fica ao lado da enorme máquina de ressonância magnética no térreo do prédio Departamento de Pesquisa Cerebral e Ciência Cognitiva do MIT. Lori Fauci, a mãe de Riley, sentada em uma espreguiçadeira, tira outro boneco do bebê no bolso de trás.

Tudo é feito aqui para acalmar Riley. A sala está mal iluminada, canções de ninar são ouvidas dos alto-falantes na forma de versões vibrantes de músicas populares para um piano de brinquedo (atualmente Guns N 'Roses, "Sweet Child o' Mine").


Não é um piano de brinquedo, mas um bom desempenho.

Na espreguiçadeira do scanner, há uma bobina de radiofrequência especialmente projetada - um banco de cama e um capacete do tamanho de uma criança - que deve funcionar como uma antena para sinais de rádio durante a digitalização. A máquina de ressonância magnética está programada para produzir menos ruído do que o habitual, para não danificar a delicada audição do bebê.

Depois de algumas falsas partidas, Riley está pronta para deitar em um carretel sem problemas. Sua mãe está deitada de bruços para que suas mãos e rosto fiquem ao lado de Riley e a acalmem. Kozakowski empurra a mãe e a criança para o scanner e entra na próxima sala, e Lyneé Herrera, outra técnica de laboratório, permanece na sala com uma ressonância magnética e entrega Kozakowski para saber se os olhos de Riley estão abertos e ela está olhando no espelho acima da cabeça, que exibe imagens projetadas na parte traseira da máquina.

O objetivo da equipe é coletar 10 minutos de dados de cada bebê, sem mover o vídeo assistindo. Para fazer isso, geralmente são coletados dados suficientes em duas horas de trabalho. "Quanto mais vezes um bebê chega até nós, maior a probabilidade de ter 10 minutos", diz Kozakovsky. Esta é a oitava visita de Riley.

Quando Herrera dá um sinal de que Riley acordou, Kozakovsky liga o scanner e inicia um conjunto de clipes de vídeo, porque as crianças têm mais probabilidade de olhar para imagens em movimento do que para imagens estáticas. Depois de um tempo, Herrera aperta os dedos, indicando que os olhos de Riley se fecharam novamente. "Às vezes me parece que os bebês dormem melhor conosco", ri Kozakovsky.

Estudar bebês sempre exigiu criatividade. "Foi uma tarefa interessante", diz Charles Nelson."Um neurocientista cognitivo da Harvard Medical School e do Hospital Infantil de Boston que estuda o desenvolvimento infantil - porque você está lidando com um organismo não verbal, com restrição de fala e com déficit de atenção, e tentando descobrir o que está acontecendo em sua cabeça". Às vezes, as tecnologias para o estudo de bebês coincidem com as tecnologias para o estudo de primatas animais ou crianças com deficiência incapazes de falar. "Temos toda uma gama de métodos ocultos para olhar dentro de um macaco, bebê ou criança com problemas de desenvolvimento", diz Nelson.

A maneira mais fácil de observar seu comportamento e marcar a direção do seu olhar, seja através da observação externa ou através da tecnologia para rastrear os movimentos dos olhos. Você pode medir a atividade cerebral. Por exemplo, paraeletroencefalografia, você só precisa conectar um capacete com eletrodos e fios na cabeça do bebê e remover flutuações nas ondas cerebrais. Na nova tecnologia, espectroscopia no infravermelho próximo ( espectroscopia NIR; espectroscopia no infravermelho próximo, NIRS), a luz passa através do crânio macio e fino de uma criança para ajudar a determinar mudanças na corrente sanguínea do cérebro.

Ambos os métodos rastreiam alterações na atividade cerebral, mas a espectroscopia NIR atinge apenas as camadas superiores e o EEG não mostra quais áreas do cérebro estão ativadas. "Para estudar a organização espacial detalhada e chegar às partes mais profundas do cérebro, você precisa usar a ressonância magnética", diz Ben Dean , o primeiro autor do estudo, agora trabalhando na Universidade Rockefeller.

Usando outros métodos, os pesquisadores descobriram dicas de que os bebês reagem de maneira diferente aos estímulos visuais de diferentes categorias, em particular aos rostos. As faces são "uma parte perceptível do ambiente", disse Michelle de Haan , neurocientista especializada em desenvolvimento cerebral na University College London. Nas primeiras semanas de vida, os olhos do bebê estão mais focados em objetos que estão distantes do rosto da mãe que amamenta. Alguns pesquisadores acreditam que os bebês têm um mecanismo inato que direciona os olhos para os rostos.

Há evidências de que os bebês têm um olhar mais longo no rosto. Com o tempo e a experiência, a reação ao rosto do bebê se torna mais específica. Por exemplo, é difícil para os adultos distinguir rostos de cabeça para baixo, mas crianças menores de 4 anos não têm esse problema - eles distinguem rostos invertidos e não invertidos. Mas após 4 meses de vida, eles se tornam propensos a indivíduos localizados adequadamente. Aos 6 meses de idade, os bebês que vêem o rosto têm um eletrocardiograma semelhante ao de um adulto que olha para o rosto.


As cores branca e azul indicam regiões do cérebro que respondem à situação. Amarelo, laranja e vermelho são regiões que respondem aos rostos.

Mas, como diz Dean, embora o estudo afirme que pode haver uma certa especialização no cérebro de bebês para determinadas categorias, "temos muito poucos detalhes sobre de onde vêm esses sinais".

Por seu trabalho atual, Sachs e colegas receberam dados de nove dos 17 bebês digitalizados por eles. E embora o laboratório dependa cada vez mais da ajuda de terceiros, o “fluxo de bebês de laboratório”, incluindo Arthur, o segundo filho de Saks, Percy, filho de sua irmã e filho de um candidato à ciência, os ajudou muito. Filmes com rostos, imagens da natureza, corpos humanos, brinquedos, bem como imagens mistas nas quais partes foram misturadas foram mostrados aos bebês. Sachs diz que eles se concentraram em seus rostos, não no meio ambiente, porque no cérebro dos adultos essas duas reações são claramente diferentes e ocorrem em partes muito diferentes do cérebro.

Curiosamente, o mesmo padrão foi encontrado em bebês. "Cada região que conhecemos, com preferência por responder a rostos ou arredores, também reage em crianças de 4 a 6 meses", diz Sachs. Isso mostra que o córtex "já tem especialização".

As crianças nascem com essas oportunidades? "Você não pode dizer estritamente que tudo é inato neles", diz Dean. "Podemos dizer que está se desenvolvendo muito cedo." Sachs observa que essas reações se estendem além da zona visual do córtex cerebral. Os pesquisadores também encontraram diferenças na parte frontal do córtex, responsável pelas emoções, avaliação e autoconsciência. Ver como o lobo frontal se ativa em bebês é realmente ótimo ”, diz ela. - Acredita-se que esta parte esteja desenvolvendo uma das últimas.

Ao mesmo tempo, embora a equipe de Sachs tenha descoberto que áreas semelhantes do cérebro estavam ativas em bebês e adultos, eles não encontraram evidências de que os bebês tenham áreas que processam apenas um tipo específico de entrada, como rostos ou configurações. Nelson, que não trabalhou com essa equipe, diz que se segue que o cérebro dos bebês é "mais universal". "Isso aponta para as diferenças fundamentais entre o cérebro de uma criança e um adulto".

* * *

É incrível como as funções cerebrais de bebês e adultos são semelhantes, dado o quanto elas diferem. Na tela do computador na sala ao lado da ressonância magnética no MIT, posso ver imagens do cérebro de Riley no momento em que ela estava dormindo. Comparado a exames cerebrais adultos que mostram várias estruturas, o cérebro de Riley é assustadoramente escuro.

"Parece uma foto ruim, não é?" - diz Kozakovsky. Ela explica que, neste estágio, em bebês, o isolamento gordo das fibras nervosas, a mielina , da qual a substância branca é composta, é subdesenvolvido . O corpo caloso, um grampo de fibra nervosa que liga os dois hemisférios do cérebro, é quase invisível.

Nesta idade, o cérebro ainda está em expansão - o córtex cerebral aumenta em 88% no primeiro ano de vida. As células mudam de organização, formam rapidamente novas conexões, muitas das quais já desaparecem na infância e adolescência. Nesta fase, o cérebro é incrivelmente flexível: quando as crianças sofrem derrames ou cãibras que exigem a remoção de todo o hemisfério do cérebroEles são surpreendentemente bem restaurados. Mas essa flexibilidade também tem limitações; se os bebês são maltratados, dificuldades de aprendizado podem permanecer com eles por toda a vida.

Estudar o desenvolvimento de um cérebro saudável pode ajudar a entender por que esse processo às vezes é distorcido. Por exemplo, sabe-se que muitas crianças e adultos com autismo têm dificuldades com aspectos sociais, por exemplo, com a interpretação de indivíduos . Esses problemas estão presentes nos estágios iniciais do desenvolvimento do cérebro ou fazem parte das experiências da infância e são causados ​​pela falta de atenção aos indivíduos e às sutilezas sociais?

Estamos apenas começando a entender a organização do cérebro em bebês. Construir uma imagem completa do cérebro levará muito mais horas para coletar dados de um número muito maior de crianças. Mas Sachs e colegas mostraram que esse estudo é possível, e isso abre novas áreas para a ciência. "É possível obter dados de ressonância magnética de alta qualidade de bebês acordados - se você for extremamente paciente", diz Sachs. "Agora vamos tentar entender o que podemos aprender com isso".

Source: https://habr.com/ru/post/pt400937/