A parte do cérebro que controla o movimento também orienta os sentimentos | Revista Quanta

Nas últimas décadas, a neurociência tem visto alguns avanços impressionantes, mas uma parte crítica do cérebro permanece um mistério. Refiro-me ao cerebelo, assim chamado em homenagem à palavra latina que significa “pequeno cérebro”, que está situado como um coque na parte de trás do cérebro. Este não é um descuido pequeno: o cerebelo contém três quartos de todos os neurônios do cérebro, que estão organizados em um arranjo quase cristalino, em contraste com o emaranhado de neurônios encontrado em outros lugares.

Artigos da enciclopédia e os livros didáticos ressaltam o fato de que a função do cerebelo é controlar os movimentos do corpo. Não há dúvida de que o cerebelo tem essa função. Mas os cientistas suspeitam agora que esta visão de longa data é míope.

Ou foi o que aprendi em novembro em Washington, DC, enquanto participava do Reunião anual da Sociedade de Neurociências, o maior encontro de neurocientistas do mundo. Lá, uma dupla de neurocientistas organizou um simpósio sobre funções recém-descobertas do cerebelo não relacionadas ao controle motor. Novas técnicas experimentais mostram que, além de controlar o movimento, o cerebelo regula comportamentos complexos, interações sociais, agressão, memória de trabalho, aprendizagem, emoção e muito mais.

Uma Rachadura na Sabedoria Dominante

A ligação entre o cerebelo e o movimento é conhecida desde o século XIX. Pacientes que sofreram trauma na região cerebral apresentavam dificuldades óbvias de equilíbrio e movimento, não deixando dúvidas de que isso era fundamental para a coordenação do movimento. Ao longo das décadas, os neurocientistas desenvolveram uma compreensão detalhada de como o circuito neural único do cerebelo controla a função motora. A explicação de como o cerebelo funcionava parecia inequívoca.

Então, em 1998, na revista Cérebro, neurologistas relataram amplas deficiências emocionais e cognitivas em pacientes com danos ao cerebelo. Por exemplo, em 1991, uma estudante universitária de 22 anos caiu enquanto patinava no gelo; uma tomografia computadorizada revelou um tumor em seu cerebelo. Depois que foi removido cirurgicamente, ela era uma pessoa completamente diferente. A brilhante estudante universitária havia perdido a capacidade de escrever com proficiência, fazer aritmética mental, nomear objetos comuns ou copiar um diagrama simples. Seu humor diminuiu. Ela se escondeu debaixo das cobertas e se comportou de maneira inadequada, despindo-se nos corredores e falando em linguagem de bebê. Suas interações sociais, incluindo o reconhecimento de rostos familiares, também foram prejudicadas.

Este e outros casos semelhantes confundiram os autores. Acreditava-se que essas funções cognitivas e emocionais de alto nível residiam no córtex cerebral e no sistema límbico. “Precisamente qual é esse papel cerebelar e como o cerebelo o realiza ainda não foi estabelecido”, concluíram.

Apesar destas pistas provenientes de estudos clínicos de que a sabedoria convencional estava no caminho errado, as principais autoridades ainda insistiam que a função do cerebelo era controlar o movimento e nada mais. “É meio triste porque já se passaram 20 anos [desde que esses casos foram relatados]”, disse Diasynou Fioravante, neurofisiologista da Universidade da Califórnia, Davis, que co-organizou o simpósio da conferência.

Outros neurologistas notaram déficits neuropsiquiátricos em seus pacientes o tempo todo, disse o neurocientista Stéphanie Rodolfo da Faculdade de Medicina Albert Einstein, que co-organizou o simpósio com Fioravante. No entanto, não havia nenhuma evidência anatômica concreta de como o circuito neural único do cerebelo poderia regular as funções psicológicas e emocionais relatadas, de modo que os relatórios clínicos foram ignorados.

Agora, uma melhor compreensão dos circuitos do cerebelo está provando que esses estudos de caso estão certos e que a sabedoria dominante está errada.

Fiação de precisão

A padrão de fiação no cerebelo é organizado e compactado com precisão para concentrar três quartos dos neurônios do cérebro em um lóbulo de 4 cm. O principal tipo de neurônio no cerebelo, chamado de célula de Purkinje, é amplamente ramificado como um coral em leque, embora seja achatado e quase bidimensional. As pás do ventilador são os dendritos do neurônio, que recebem os sinais de entrada. Esses neurônios planos estão dispostos em paralelo, como se milhões de corais em leque estivessem empilhados uns sobre os outros em um feixe compacto. Milhares de minúsculos neurônios percorrem axônios – os cabos de transmissão de impulsos elétricos do cérebro – perpendicularmente através da pilha de dendritos, como fios em um tear. Cada axônio se conecta aos dendritos de dezenas de milhares de células de Purkinje.

Este nível de interconectividade confere aos 50 mil milhões de neurónios do cerebelo uma capacidade surpreendente de integração. Este circuito, exclusivo do cerebelo, pode processar enormes quantidades de dados recebidos dos sentidos para regular o movimento do corpo. O movimento fluido de uma bailarina saltando pelo palco exige que o cerebelo processe rapidamente informações de todos os sentidos enquanto acompanha as mudanças de posição dos membros, mantendo o equilíbrio e mapeando o espaço através do qual o corpo está se movendo. O cerebelo utiliza essa informação dinâmica para controlar os músculos com um tempo preciso e para fazê-lo no contexto social certo, impulsionado pela emoção e motivação.

Fioravante e Rudolph me disseram que os neurocientistas estão agora percebendo que o poderoso circuito neural no cerebelo que integra informações para o movimento do corpo também o equipa para lidar com processos e comportamentos mentais complexos.

“Por exemplo, neste momento”, explicou Rudolph enquanto conversávamos antes do início do simpósio, “você faz perguntas e nós damos as respostas. Esse é um comportamento complexo.” Ela precisava compreender minha fala, formular uma resposta e então usar os músculos para produzir palavras. Ela também teve que captar minha linguagem corporal e outros sinais sutis. “Você está balançando a cabeça agora, por exemplo, então posso concluir que você está ouvindo e interessado”, disse ela.

Eu não tinha apreciado totalmente a complexidade do controle motor necessário para a fala antes. A fisicalidade inclui não apenas a intrincada ginástica da língua e dos lábios – para produzir som, bem como ajustar o tom e o volume – mas também a gesticulação. Nossas palavras são cronometradas para que não falemos sobre a outra pessoa, e são reguladas para o contexto social: infundidas com a emoção adequada e impulsionadas pela motivação, pensamento, antecipação e humor.

A coordenação destas diversas funções requer a utilização de quase tudo o que o cérebro faz – desde a regulação da frequência cardíaca e da pressão arterial, realizada em regiões cerebrais profundas, até ao processamento de informações sensoriais e emocionais, realizado pelo sistema límbico. Também requer o envolvimento com as funções cognitivas de mais alto nível de compreensão, inibição e tomada de decisão no córtex cerebral pré-frontal.

Para que o cerebelo fizesse isso, seria necessário ter conexões que abrangessem todo o cérebro. Até agora, faltavam provas disso, mas novas técnicas estão a descobrir estes caminhos.

Um centro de informações sensoriais

Há poucas décadas, quando os neuroanatomistas mapearam o cérebro, não conseguiram encontrar quaisquer ligações diretas do cerebelo às regiões cerebrais que controlam a emoção e a cognição, como o sistema límbico e o córtex pré-frontal. Isso os levou a acreditar que o cerebelo estava um tanto isolado e não envolvido nessas funções cognitivas superiores. Mas assim como os bandidos podem escapar de um rastreador trocando de veículo, os sinais neurais podem saltar de um neurônio para outro. Essa ação secreta tirou os neuroanatomistas do rastro do cerebelo.

Novos métodos permitiram que os neuroanatomistas traçassem esses caminhos desde o cerebelo através de pontos de retransmissão, seguindo-os por todo o cérebro. Os pesquisadores podem, por exemplo, plantar vírus da raiva em neurônios para ver precisamente com quais outros neurônios eles entram em contato. Eles projetaram proteínas fluorescentes geneticamente para piscar quando um impulso neural é disparado, para que possam ver o fluxo do tráfego nos circuitos neurais. Eles também podem rastrear pegadas deixadas pelo tráfego neuronal: o aparecimento de proteínas produzidas quando um neurônio dispara pode ajudar a identificar todas as células que se comunicam em uma rede neural quando um comportamento específico é executado.

No simpósio, os investigadores partilharam uma série de novas descobertas fascinantes reveladas por estes novos métodos que demonstram a evolução da sua compreensão do cerebelo.

Jéssica Verpeut da Arizona State University relataram dados que descrevem a intrincada e expansiva rede de conexões cerebelares que são ativadas em todo o cérebro em camundongos quando eles se socializam ou aprendem a andar em um labirinto.

Rudolph compartilhou experimentos mostrando que o comportamento materno, estudado em camundongos fêmeas que cuidavam de seus filhotes, era afetado por hormônios que atuavam no cerebelo, especialmente o hormônio oxitocina, que promove o vínculo materno. Quando esse mecanismo foi interrompido experimentalmente, a mãe não cuidou mais dos filhotes.

Yi Mei Yang da Universidade de Minnesota mostrou que quando ela interrompeu certos neurônios cerebelares, os ratos perderam o interesse em interagir com ratos desconhecidos introduzidos em sua gaiola. No entanto, eles não tiveram dificuldades em interagir e lembrar de novos objetos inanimados. Isto indicou um déficit na memória complexa de reconhecimento social, semelhante ao que as pessoas autistas vivenciam.

Na verdade, o cerebelo é frequentemente menor em pessoas autistas, e Alexandra Badura do Centro Médico da Universidade Erasmus, em Rotterdam, apresentou novos dados sugerindo que o cerebelo está envolvido no autismo porque é um centro de entrada sensorial, especialmente para sinais relacionados a contextos sociais.

Esta nova pesquisa vai além dos estudos com ratos. Andreas Thieme do Hospital Universitário Essen, na Alemanha, apresentou um novo teste clínico usado para diagnosticar com precisão as deficiências emocionais e cognitivas causadas por danos cerebelares.

Estes novos e inovadores estudos mostram que, além de controlar o movimento, o cerebelo regula comportamentos sociais e emocionais complexos. Para alcançar esta influência global, o cerebelo deve ser um centro de processamento de dados com ligações por todo o cérebro. Não admira que tenha tantos neurônios. Para realizar sozinho esse comando e controle de alto nível, ele deve ser, na verdade, um pequeno cérebro.