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O Cérebro nos Dois Primeiros Anos

Uma das mudanças físicas mais dramáticas que ocorrem durante os dois primeiros anos de desenvolvimento cerebral. Nascemos com a maioria das células cerebrais que alguma vez teremos; ou seja, cerca de 85 bilhões de neurônios cuja função é armazenar e transmitir informações (Huttenlocher & Dabholkar, 1997). Enquanto a maioria dos neurônios do cérebro estão presentes no nascimento, eles não estão totalmente maduros.

Figure 3.4.1. Pesquisas mostram que desde os 4-6 meses, os bebês utilizam áreas semelhantes do cérebro como adultos para processar informações. Imagem de Deen et al., 2017.

Comunicação dentro do sistema nervoso central (SNC), que consiste do cérebro e medula espinhal, começa com células nervosas chamadas neurônios. Os neurônios se conectam a outros neurônios através de redes de fibras nervosas chamadas axônios e dendritos. Cada neurônio tipicamente tem um único axônio e numerosos dendritos que são espalhados como galhos de uma árvore (alguns dirão que se parece com uma mão com dedos). O axônio de cada neurônio chega até os dendritos de outros neurônios em intersecções chamadas sinapses, que são elos críticos de comunicação dentro do cérebro. Os axônios e dendritos não tocam, ao invés disso, os impulsos elétricos nos axônios causam a liberação de químicos chamados neurotransmissores que transportam informações do axônio do neurônio emissor para os dendritos do neurônio receptor.

Figure 3.4.2. Neurônio.

Sinaptogênese e Poda Sináptica

Embora a maioria dos 100 a 200 bilhões de neurônios do cérebro estejam presentes ao nascimento, eles não estão totalmente maduros. Cada via neural forma milhares de novas conexões durante a infância e a infância. A sinaptogênese, ou a formação de conexões entre os neurônios, continua desde o período pré-natal formando milhares de novas conexões durante a infância e a primeira infância. Durante os próximos anos, os dendritos, ou conexões entre neurônios, sofrerão um período de exuberância transitória ou crescimento dramático temporário (exuberante porque é tão rápido e transitório porque parte dele é temporário). Há uma tal proliferação desses dendritos durante esses primeiros anos que aos 2 anos de idade um único neurônio pode ter milhares de dendritos.

Após este aumento dramático, as vias neurais que não são usadas serão eliminadas através de um processo chamado poda sináptica, onde as conexões neurais são reduzidas, tornando assim aquelas que são usadas muito mais fortes. Pensa-se que a poda faz com que o cérebro funcione mais eficientemente, permitindo o domínio de habilidades mais complexas (Hutchinson, 2011). A experiência irá moldar quais destas conexões são mantidas e quais são perdidas. No final, cerca de 40% dessas conexões serão perdidas (Webb, Monk, e Nelson, 2001). A exuberância transitória ocorre durante os primeiros anos de vida, e a poda continua até à infância e adolescência em várias áreas do cérebro. Esta actividade ocorre principalmente no córtex ou no fino revestimento exterior do cérebro envolvido em actividades e pensamentos voluntários.

Video 3.4.1. How Baby Brains Develop explica algumas das mudanças cerebrais esperadas nos primeiros anos de vida.

Mielinização

Outra mudança significativa ocorrendo no sistema nervoso central é o desenvolvimento da mielina, um revestimento de tecidos gordurosos ao redor do axônio do neurônio (Carlson, 2014). a mielina ajuda a isolar a célula nervosa e acelerar a taxa de transmissão de impulsos de uma célula para outra. Este aumento melhora a construção das vias neurais e melhora a coordenação e controle dos processos de movimento e pensamento. Durante a infância, a mielinização progride rapidamente, com um número crescente de axônios adquirindo bainhas de mielina. Isto corresponde ao desenvolvimento das habilidades cognitivas e motoras, incluindo a compreensão da linguagem, aquisição da fala, processamento sensorial, engatinhar e andar. A mielinização nas áreas motoras do cérebro durante a infância precoce a média leva a grandes melhorias nas habilidades motoras finas e brutas. A mielinização continua durante a adolescência e o início da idade adulta e, apesar de estar completa neste momento, as bainhas de mielina podem ser adicionadas em regiões de matéria cinzenta, como o córtex cerebral, ao longo da vida.

Estruturas Cerebrais

Ao nascer, o cérebro é cerca de 25% do seu peso adulto, e aos dois anos de idade, está a 75% do seu peso adulto. A maior parte da atividade neural está ocorrendo no córtex ou no fino revestimento externo do cérebro envolvido em atividades e pensamentos voluntários. O córtex é dividido em dois hemisférios, e cada hemisfério é dividido em quatro lóbulos, cada um separado por dobras conhecidas como fissuras. Se olharmos para o córtex começando na frente do cérebro e se movendo por cima, vemos primeiro o lóbulo frontal (atrás da testa), que é responsável principalmente pelo pensamento, planejamento, memória e julgamento. Seguindo o lobo frontal está o lobo parietal, que se estende do meio para trás do crânio e que é responsável principalmente pelo processamento de informações sobre o tato. A seguir é o lóbulo occipital, na parte posterior do crânio, que processa a informação visual. Finalmente, na frente do lobo occipital, entre as orelhas, está o lobo temporal, que é responsável pela audição e linguagem.

Figure 3.4.3. Lobos do cérebro.

Embora o cérebro cresça rapidamente durante a infância, regiões específicas do cérebro não amadurecem ao mesmo ritmo. As áreas motoras primárias desenvolvem-se mais cedo que as áreas sensoriais primárias, e o córtex pré-frontal, que está localizado atrás da testa, é o menos desenvolvido. À medida que o córtex pré-frontal amadurece, a criança é cada vez mais capaz de regular ou controlar as emoções, planejar atividades, traçar estratégias e ter um melhor julgamento. Este amadurecimento não é totalmente realizado na infância e infância, mas continua durante toda a infância, adolescência e idade adulta.

Lateralização

Lateralização é o processo no qual diferentes funções se tornam localizadas principalmente em um lado do cérebro. Por exemplo, na maioria dos adultos, o hemisfério esquerdo é mais ativo do que o direito durante a produção da linguagem, enquanto o padrão inverso é observado durante tarefas que envolvem habilidades visuoespaciais (Springer & Deutsch, 1993). Este processo se desenvolve com o tempo, entretanto, assimetrias estruturais entre os hemisférios têm sido relatadas mesmo em fetos (Chi, Dooling, & Gilles, 1997; Kasprian et al., 2011) e bebês (Dubois et al., 2009).

Neuroplasticidade

Por último, neuroplasticidade se refere à capacidade do cérebro de mudar, tanto física quanto quimicamente, para melhorar sua adaptabilidade às mudanças ambientais e compensar as lesões. A neuroplasticidade permite-nos aprender e recordar coisas novas e ajustar-se a novas experiências. Tanto as experiências ambientais, como a estimulação, como os eventos dentro do corpo de uma pessoa, tais como hormônios e genes, afetam a plasticidade do cérebro. O mesmo acontece com a idade. O nosso cérebro é o mais “plástico” quando somos crianças pequenas, pois é durante este tempo que aprendemos mais sobre o nosso ambiente. Os cérebros adultos demonstram neuroplasticidade, mas são influenciados mais lenta e menos extensivamente que os das crianças (Kolb & Whishaw, 2011).

Video 3.4.2. Potenciação a longo prazo e plasticidade sináptica explica como a aprendizagem ocorre através de conexões sinápticas e plasticidade.

O controle de algumas funções corporais específicas, como movimento, visão e audição, é realizado em áreas específicas do córtex. Se essas áreas forem danificadas, o indivíduo provavelmente perderá a capacidade de executar a função correspondente. Por exemplo, se uma criança sofre danos nas áreas de reconhecimento facial no lobo temporal, provavelmente nunca será capaz de reconhecer rostos (Farah, Rabinowitz, Quinn, & Liu, 2000). Por outro lado, o cérebro não está dividido de uma forma totalmente rígida. Os neurônios do cérebro têm uma notável capacidade de se reorganizar e se estender para realizar funções particulares em resposta às necessidades do organismo, e para reparar os danos. Como resultado, o cérebro constantemente cria novas rotas de comunicação neural e renova as já existentes.

Maturação do cérebro durante a infância

O cérebro é cerca de 75% do seu peso adulto aos três anos de idade. Aos 6 anos de idade, ele está a 95% do seu peso adulto (Lenroot & Giedd, 2006). A mielinização e o desenvolvimento de dendritos continuam a ocorrer no córtex, e como acontece, vemos uma mudança correspondente no que a criança é capaz de fazer. Um maior desenvolvimento no córtex pré-frontal, a área do cérebro atrás da testa que nos ajuda a pensar, estrategizar e controlar a atenção e a emoção, torna cada vez mais possível inibir as explosões emocionais e compreender como jogar jogos.

Figure 3.4.4. Corpus Callosum.

Crescimento nos Hemisférios e Corpus Callosum

Entre 3 e 6 anos de idade, o hemisfério esquerdo do cérebro cresce dramaticamente. Este lado do cérebro ou hemisfério está tipicamente envolvido em habilidades lingüísticas. O hemisfério direito continua a crescer durante toda a infância e está envolvido em tarefas que requerem habilidades espaciais, tais como o reconhecimento de formas e padrões. O Corpus Callosum, uma banda densa de fibras que liga os dois hemisférios do cérebro, contém aproximadamente 200 milhões de fibras nervosas que ligam os hemisférios (Kolb & Whishaw, 2011).

O Corpus Callosum está localizado a alguns centímetros abaixo da fissura longitudinal, que percorre o comprimento do cérebro e separa os dois hemisférios cerebrais (Garrett, 2015). Como os dois hemisférios desempenham funções diferentes, eles comunicam entre si e integram suas atividades através do corpus callosum. Adicionalmente, porque a informação recebida é dirigida para um hemisfério, tal como a informação visual do olho esquerdo sendo dirigida para o hemisfério direito, o corpus callosum partilha esta informação com o outro hemisfério.

O corpus callosum sofre um surto de crescimento entre os 3 e os 6 anos de idade, e isto resulta numa melhor coordenação entre as tarefas dos hemisférios direito e esquerdo. Por exemplo, em comparação com outros indivíduos, crianças menores de 6 anos demonstram dificuldade em coordenar um brinquedo Etch A Sketch porque seu corpo caloso não está suficientemente desenvolvido para integrar os movimentos de ambas as mãos (Kalat, 2016).

Desenvolvimento Cerebral Adolescente

O cérebro humano não está totalmente desenvolvido quando uma pessoa atinge a puberdade. Entre os 10 e 25 anos de idade, o cérebro sofre mudanças que têm implicações importantes no comportamento. O cérebro atinge 90% do seu tamanho adulto quando uma pessoa tem seis ou sete anos de idade. Assim, o cérebro não cresce muito durante a adolescência. No entanto, os sulcos no cérebro continuam a se tornar mais complexos até o final da adolescência. As alterações mais significativas nas dobras do cérebro durante este período ocorrem nas partes do córtex que processam a informação cognitiva e emocional. As mudanças no cérebro influenciam diretamente as mudanças no comportamento e no processo mental. Vamos discutir algumas destas questões.

Figure 3.4.5. O cérebro atinge seu maior tamanho no início da adolescência, mas continua a amadurecer bem até os 20s.

Mudanças Cerebrais

Até à puberdade, as células cerebrais continuam a florescer na região frontal. Algumas das alterações mais significativas no desenvolvimento do cérebro ocorrem no córtex pré-frontal, que está envolvido na tomada de decisões e controle cognitivo, bem como outras funções cognitivas superiores. Durante a adolescência, a mielinização e a poda sináptica no córtex pré-frontal aumentam, melhorando a eficiência do processamento de informações, e as conexões neurais entre o córtex pré-frontal e outras regiões do cérebro são fortalecidas. Entretanto, este crescimento leva tempo, e o crescimento é desigual.

O sistema límbico

O sistema límbico se desenvolve anos à frente do córtex pré-frontal. O desenvolvimento no sistema límbico desempenha um papel essencial na determinação de recompensas e punições e no processamento da experiência emocional e da informação social. Os hormônios pubertal visam diretamente a amígdala, e as sensações poderosas se tornam convincentes (Romeu, 2013). Os exames cerebrais confirmam que o controle cognitivo, revelado por estudos de fMRI, não está totalmente desenvolvido até a idade adulta porque o córtex pré-frontal é limitado em conexões e engajamento (Hartley & Somerville, 2015). Lembre-se que esta área é responsável pelo julgamento, controle de impulso e planejamento, e ainda está amadurecendo até a idade adulta (Casey, Tottenham, Liston, & Durston, 2005).

Figure 3.4.6. O sistema límbico.

Adicionalmente, mudanças tanto nos níveis dos neurotransmissores dopamina e serotonina no sistema límbico tornam os adolescentes mais emocionais e mais receptivos a recompensas e stress. A dopamina é um neurotransmissor no cérebro associado ao prazer e à sintonia com o ambiente durante a tomada de decisões. Durante a adolescência, os níveis de dopamina no sistema límbico aumentam, e a entrada de dopamina no córtex pré-frontal aumenta. O aumento da atividade de dopamina na adolescência pode ter implicações para a tomada de riscos e vulnerabilidade ao tédio na adolescência. A serotonina está envolvida na regulação do humor e do comportamento. Ela afeta o cérebro de forma diferente. Conhecida como a “substância química calmante”, a serotonina alivia a tensão e o stress. A serotonina também trava a excitação e às vezes a imprudência que a dopamina pode produzir. Se houver um defeito no processamento da serotonina no cérebro, pode resultar um comportamento impulsivo ou violento.

O córtex pré-frontal

O córtex pré-frontal, a parte dos lóbulos frontais que fica logo atrás da testa, é frequentemente referido como o “CEO do cérebro”, o centro de controle cognitivo. Esta região cerebral é responsável pela análise cognitiva, pensamento abstrato, a moderação do comportamento “correto” em situações sociais, a capacidade de exercer um bom julgamento, auto-regulação e orientação futura. O córtex pré-frontal recebe informações de todos os sentidos e orquestra pensamentos e ações para alcançar objetivos específicos (Casey, Jones, & Hare, 2008; Walsh, 2004). Por volta dos 11 anos de idade, esta região do cérebro começa um processo prolongado de poda e mielinização e só está completo aos 25 anos de idade. Esta região do cérebro é uma das últimas a atingir a maturidade. Este atraso pode ajudar a explicar porque alguns adolescentes agem da forma como agem. As chamadas “funções executivas” do córtex pré-frontal humano incluem:

• Centrar a atenção
• Organizar pensamentos e resolução de problemas
• Prever e pesar as possíveis consequências do comportamento
• Considerar o futuro e fazer previsões
• Formar estratégias e planeamento
• Possibilidade de equilibrar o curtorecompensas a longo prazo com objetivos a longo prazo
• Mudança/ajuste de comportamento quando as situações mudam
• Controle de impulso e gratificação retardada
• Modulação de emoções intensas

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• Inibir comportamento inadequado e iniciando comportamento apropriado
• Simultâneamente considerando múltiplos fluxos de informação quando confrontados com informação complexa e desafiadora

Figure 3.4.7. O desenvolvimento do cérebro continua no início da década de 20. O desenvolvimento do lobo frontal, em particular, é importante durante esta etapa.

A diferença no tempo de desenvolvimento do sistema límbico e do córtex pré-frontal contribui para uma maior assunção de riscos durante a adolescência. Como os adolescentes são motivados a buscar emoções que às vezes vêm do comportamento de risco, eles são mais propensos a se envolverem em dirigir imprudentemente, fumar ou beber, e ainda não desenvolveram o controle cognitivo para resistir aos impulsos ou focar igualmente nos riscos potenciais (Steinberg, 2008). Um dos maiores especialistas mundiais em desenvolvimento adolescente, Laurence Steinberg, compara isso a um motor potente antes que o sistema de frenagem esteja em funcionamento. O resultado é que os adolescentes são mais propensos a comportamentos de risco do que crianças ou adultos.

Integração da Região Cerebral

Estudos de RM do cérebro mostram que os processos de desenvolvimento tendem a ocorrer no cérebro de trás para frente, explicando porque o córtex pré-frontal se desenvolve por último. Estes estudos também descobriram que os adolescentes têm menos matéria branca (mielina) nos lobos frontais do cérebro quando comparados aos adultos, mas esta quantidade aumenta à medida que os adolescentes envelhecem. Com mais mielina vem o crescimento de importantes conexões cerebrais, permitindo um melhor fluxo de informação entre as regiões cerebrais. A pesquisa de RM também revelou que durante a adolescência, a matéria branca aumenta no corpo caloso, o feixe de fibras nervosas que liga os hemisférios direito e esquerdo do cérebro. Este desenvolvimento permite uma melhor comunicação entre os hemisférios, o que permite uma gama completa de estratégias analíticas e criativas para responder aos complexos dilemas que podem surgir na vida de um jovem (Giedd, 2004).

Em suma, os anos da adolescência são um tempo de profundas mudanças cerebrais. Curiosamente, duas das funções cerebrais primárias se desenvolvem em ritmos diferentes. A pesquisa cerebral indica que a parte do cérebro que percebe as recompensas do risco, o sistema límbico, se acelera no início da adolescência. A parte do cérebro que controla os impulsos e se envolve numa perspectiva de longo prazo, os lóbulos frontais, amadurecem mais tarde. Este atraso pode explicar porque os adolescentes em meia adolescência correm mais riscos do que os adolescentes mais velhos.

À medida que os lobos frontais se tornam mais desenvolvidos, duas coisas acontecem. Primeiro, o auto-controle se desenvolve à medida que os adolescentes são mais capazes de avaliar a causa e o efeito. Segundo, mais áreas do cérebro se envolvem no processamento das emoções, e os adolescentes tornam-se melhores na interpretação precisa das emoções dos outros.

Video 3.4.4. Mudanças no Cérebro na Adolescência descreve algumas das mudanças físicas que ocorrem durante a adolescência.

Neurociência Educacional

Neurociência Educacional (ou neuroeducação) é um campo científico emergente que reúne pesquisadores em neurociência, psicologia, educação e até mesmo tecnologia, para explorar as interações entre os processos biológicos e a educação. Pesquisadores em neurociência educacional investigam os mecanismos neurais para processos como aprendizagem, memória, atenção, inteligência e motivação. Suas pesquisas também atendem a dificuldades, incluindo dislexia, discalculia e TDAH, na medida em que se relacionam com a educação. Os investigadores nesta área podem ligar os resultados básicos da neurociência cognitiva à tecnologia educacional para ajudar na implementação curricular em áreas académicas específicas, como a matemática e a educação da leitura. A neurociência educacional tem como objetivo gerar pesquisas básicas e aplicadas que proporcionem um novo relato transdisciplinar de aprendizagem e ensino, capaz de informar a educação.

Video 3.4.5. Introdução à Neurociência Educacional discute como a neurociência pode informar a educação e desfaz vários mitos comuns sobre o funcionamento do cérebro detidos por professores e alunos.