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Neurônio Espelho

 

Os neurônios espelho são uma das descobertas mais importantes na última década da neurociência. Eles são uma variedade de neurônios que indicam fundamentalmente sobre a interação social humana. Essencialmente, os neurônios espelho respondem a ações que observamos em outros. A parte interessante é que os neurônios espelho disparam da mesma forma quando nós mesmos recriamos essa ação. Além da imitação, eles são responsáveis por uma miríade de outros sofisticados comportamentos humanos e processos de pensamento.

Defeitos no sistema de neurônios espelho estão ligados a distúrbios como o autismo. Esta revisão é uma breve introdução aos neurônios que moldaram nossa civilização.

 

INTRODUÇÃO

Os neurônios espelho representam uma classe distinta de neurônios que são acionados tanto quando um indivíduo executa um ato motor quanto quando observa outro indivíduo realizando o mesmo ou um ato motor semelhante. Estes neurônios foram descobertos pela primeira vez no cérebro do macaco. Em humanos, a atividade cerebral consistente com a dos neurônios espelho tem sido encontrada no córtex pré-motor, na área motora suplementar, no córtex somatosensorial primário e no córtex parietal inferior.

 

Originalmente descoberto em uma subdivisão do córtex pré-motor do macaco, área F5, neurônios espelho foram mais tarde encontrados no lóbulo parietal inferior (IPL). O IPL recebe uma forte entrada do córtex do sulco temporal superior (STS), uma região conhecida pelo código de movimento biológico, e envia saída para córtex pré-motor ventral, incluindo a área F5.

 

Experimentos neurofisiológicos (EEG, MEG e TMS) e de imagem cerebral (PET e fMRI) forneceram fortes evidências de que um circuito fronto-parietal com propriedades semelhantes ao sistema de neurônios espelho do macaco também está presente em humanos. Como no macaco, o sistema de neurônio espelho é constituído por IPL e um setor de lobo frontal formado pelo córtex pré-motor ventral mais a parte posterior do giro frontal inferior (IFG).

DESENVOLVIMENTO

Dados obtidos em crianças usando medidas de rastreamento ocular sugerem que o sistema de neurônios espelho se desenvolve antes dos 12 meses de idade e que esse sistema pode ajudar os bebês humanos a entender as ações de outras pessoas. Dois modelos intimamente relacionados postulam que os neurônios espelho são treinados através do aprendizado Hebbiano ou associativo.

 

A TEORIA HEBBIANA

Donald Hebb, em 1949, postulou que um mecanismo básico para a plasticidade sináptica em que um aumento na eficácia sináptica surge da estimulação repetida e persistente da célula pós-sináptica da célula pós-sináptica. Quando um axônio da célula A está perto o suficiente para excitar uma célula B e repetidamente ou persistentemente participa de sua demissão, algum processo de crescimento ou mudança metabólica ocorre em uma ou ambas as células, de tal forma que a eficiência de A, como uma das células disparando B, é aumentada. A teoria é frequentemente resumida como "Células que disparam juntas, se conectam."

Esta teoria Hebbiana tenta explicar o "aprendizado associativo", no qual a ativação simultânea das células leva a aumentos pronunciados na força sináptica entre essas células. Tal aprendizado é conhecido como aprendizado Hebbiano.

DESCOBRIMENTO

Na década de 1990, um grupo de neurofisiologistas colocou eletrodos no córtex pré-motor ventral de um macaco para estudar neurônios especializados para o controle de ações manuais e bucais. Eles gravaram sinais elétricos de um grupo de neurônios no cérebro do macaco enquanto ele era autorizado a procurar pedaços de comida, para que os pesquisadores pudessem medir sua resposta a certos movimentos. Eles descobriram que alguns dos neurônios de onde eles gravaram responderiam quando o macaco viu uma pessoa pegar um pedaço de comida, bem como quando o macaco pegou a comida.

 

Em outro experimento, eles mostraram o papel do sistema de neurônios espelho no reconhecimento de ação, e propuseram que a região humana de Broca era a região do quiráxo ventral do macaco. Posteriormente, um estudo de Ferrari Pier Francesco e colegas descreveu a presença de neurônios espelho respondendo a ações bucais e gestos faciais.

 

Um experimento recente de Christian Keysers mostrou que, tanto em humanos quanto em macacos, o sistema espelho também responde ao som das ações. A ressonância magnética funcional (fMRI) pode examinar todo o cérebro de uma só vez e sugere que uma rede muito mais ampla de áreas cerebrais mostra propriedades espelhadas em humanos mais do que se pensava anteriormente. Essas áreas adicionais incluem o córtex somatosensorial e são pensadas para fazer o observador sentir como é se mover da maneira observada. Estudos neuropsicológicos que analisam áreas de lesão que causam conhecimento de ação, interpretação de pantomima e déficits de percepção de movimento biológico têm apontado para uma ligação causal entre a integridade do IFG e esses comportamentos. Estudos de estimulação magnética transcraniana também confirmaram isso.

 

Mukamel registraram atividade de 1177 neurônios cerebrais de 21 pacientes que sofrem de epilepsia intratável. Os pacientes foram implantados com eletrodos de profundidade intracraniana para identificar focos convulsivos para tratamento cirúrgico potencial. A localização do eletrodo baseou-se unicamente em critérios clínicos.O experimento incluiu três fases, fazendo com que os pacientes observem expressões faciais (fase de observação), agarramento (fase de atividade) e um experimento de controle (fase de controle).

 

Na fase de observação, os pacientes observaram diversas ações apresentadas em um computador portátil. Na fase de atividade, os sujeitos foram convidados a realizar uma ação baseada em uma palavra apresentada visualmente. Na tarefa de controle, as mesmas palavras foram apresentadas e os pacientes foram instruídos a não executar a ação. Os pesquisadores encontraram um pequeno número de neurônios que dispararam ou mostraram sua maior atividade tanto quando o indivíduo realizou uma tarefa quanto quando observaram uma tarefa. Outros neurônios tinham propriedades anti-espelho, ou seja, respondiam quando o participante via uma ação, mas eram inibidos quando o participante realizava essa ação. Os neurônios espelhados encontrados estavam localizados na área motora suplementar e córtex temporal medial.

 

FUNÇÕES POSTULADAS DE NEURÔNIOS ESPELHO EM HUMANOS

Compreensão da intenção

Os neurônios espelho estão associados a um dos aspectos mais intrigantes do nosso complexo processo de pensamento, que é a "compreensão da intenção". Existem dois processos distintos de informação que se pode obter pela observação de uma ação feita por outro indivíduo. O primeiro componente é qual ação está sendo feita e o segundo componente mais complexo é o POR QUE (Intenção) a ação está sendo feita.

 

A beleza complexa do tema discutido é o segundo componente onde nossos neurônios espelho pré-monizam a ação futura que ainda está para ocorrer. Dois neurocientistas primeiro criaram a hipótese que os neurônios espelho estão envolvidos na compreensão da intenção, que mais tarde foi apoiada pelo estudo da ressonância magnética. Neste experimento, os voluntários foram apresentados com ações manuais sem contexto e ações manuais executadas em contextos que lhes permitissem compreender a intenção do agente de ação. O estudo demonstrou que ações embutidas em contextos renderam ativação seletiva do sistema de neurônios espelho. Isso indica que áreas espelhadas, além da compreensão da ação, também mediam a compreensão da intenção dos outros. Esses dados indicam que o sistema de neurônios espelho está envolvido na compreensão da intenção, porém, ele não explica os mecanismos específicos que o estão por trás.

 

Para explicar essa hipótese, foi realizado um estudo em dois macacos. Os macacos foram treinados para realizar duas ações com objetivos diferentes.

 

No primeiro, o macaco teve que agarrar um objeto para colocá-lo em um recipiente. No segundo, ele tinha que agarrar um pedaço de comida para comê-lo. Os atos motores iniciais, atingindo e agarrando, eram idênticos nas duas situações, mas a ação orientada ao objetivo final era diferente. A atividade dos neurônios foi registrada a partir do IPL, que há muito é reconhecido como um córtex de associação que integra informações sensoriais. Os resultados mostraram que 41 neurônios espelho dispararam seletivamente quando o macaco executou um determinado ato motor (por exemplo, agarramento). No entanto, curiosamente, apenas conjuntos específicos (15 neurônios) dentro do IPL disparados durante o segundo gol restringiram atos.

 

Alguns desses neurônios motores "constrangidos por ação" tinham propriedades espelhadas e descarregavam seletivamente durante a observação de atos motores quando estes estavam incorporados em uma determinada ação (por exemplo, agarrando-se para comer, mas não agarrando-para-colocação). Assim, a ativação dos neurônios espelho com restrição de ação IPL fornece informações não apenas sobre, mas também sobre porque a compreensão é feita (agarrando-se ou agarrando-se para a colocação). Essa especificidade permitiu ao observador não apenas reconhecer o ato motor observado, mas também codificar qual será o próximo ato motor da ação ainda não observada, ou seja, compreender as intenções do agente da ação.

Autismo e compreensão de intenções

Foi comprovado por neurocientistas que a incapacidade das crianças autistas de se relacionarem com pessoas e situações da vida da maneira comum depende da falta de um sistema de neurônios espelho normalmente funcional. Gravações no EEG de ondas mu de áreas motoras são suprimidas quando alguém observa o movimento de outra pessoa, um sinal que pode se relacionar com o sistema de neurônios espelho. Essa supressão foi menor em crianças com autismo.

 

Basicamente, o autismo é caracterizado por duas anormalidades neuropsiquiátricas. Primeiro é o defeito no domínio sociocognitivo que se apresenta como solidão mental, falta de contato com o mundo externo e falta de empatia. O segundo são defeitos sensoriais como acessos de raiva, pancadas na cabeça e alguma forma de rituais repetitivos. Todos estes são agora sugeridos ocorrer por causa de alguma anomalia do desenvolvimento do neurônio espelho. Um fenômeno interessante no autismo é a incapacidade de compreender o raciocínio abstrato e metáforas, que em humanos normais é subserviente por giro supramarginal esquerdo rico em neurônios espelho. Anormalidades nos neurônios espelho também têm sido culpadas por uma série de outros problemas autistas, como dificuldades linguísticas, autoidentificação, falta de imitação e, finalmente, compreensão da intenção.

 

No entanto, o enigma autista continua como se o déficit primário na compreensão de intenções encontrada em crianças autistas se deve a danos do sistema de neurônios espelho, pois é responsável por compreender as ações dos outros, ou melhor, existem defeitos mais básicos na organização das cadeias motoras. Em outras palavras, o déficit fundamental em crianças autistas reside na incapacidade de organizar seu próprio comportamento motor intencional.

 

Emoções e empatia

Muitos estudos têm argumentado que o sistema de neurônios espelho está envolvido em emoções e empatia. Estudos têm demonstrado que pessoas mais empáticas de acordo com questionários de autorrelato têm ativações mais fortes tanto no sistema espelho para ações manuais quanto no sistema espelho das emoções, fornecendo suporte mais direto para a ideia de que o sistema espelho está ligado à empatia. Funções mediadas por neurônios espelho dependem da anatomia e propriedades fisiológicas do circuito em que esses neurônios estão localizados.

 

Ativações emocionais e empáticas foram encontradas em circuitos parieto-pré-motor responsáveis pelo controle da ação motora. Em um experimento FMRI, um grupo de participantes foi exposto a odores nojentos e, o outro grupo, a clipes de filmes curtos mostrando indivíduos exibindo uma expressão facial de nojo. Verificou-se que a exposição a odores nojentos ativa especificamente a insula anterior e o cingula anterior. O mais interessante é que a observação da expressão facial de nojo ativou o mesmo setor da insula anterior. De acordo com esses achados, os dados são obtidos em outro experimento de ressonância magnética que mostrou ativação da insula anterior durante a observação e imitação de expressões faciais de emoções básicas.

 

Resultados semelhantes foram obtidos para dor sentida e durante a observação de uma situação dolorosa, que envolveu outra pessoa amada pelo observador. Juntos, esses experimentos sugerem que sentir emoções se deve à ativação de circuitos que mediam as respostas emocionais correspondentes.

 

Evolução da linguagem e neurônios espelho

A descoberta de neurônios espelho forneceu forte apoio à teoria gestual da etimologia da fala. Os neurônios espelho criam uma ligação direta entre o remetente de uma mensagem e seu receptor. Graças ao mecanismo espelho, ações feitas por um indivíduo tornam-se mensagens que são entendidas por um observador sem qualquer mediação cognitiva. A observação de um indivíduo agarrando uma maçã é imediatamente compreendida porque evoca a mesma representação motora no sistema espelho parieto-frontal do observador. Com base nessa propriedade fundamental dos neurônios espelho e no fato de que a observação de ações como a apreensão manual ativa a parte caudal do IFG (área de Broca), os neurocientistas propuseram que o mecanismo espelho é o mecanismo básico a partir do qual a linguagem evoluiu.

 

Os humanos se comunicam principalmente por sons. As linguagens baseadas em som, no entanto, não representam a única maneira natural de comunicação. Linguagens baseadas em gestos (línguas assinadas) representam outra forma de sistema de comunicação complexo e totalmente estruturado. Essa hipótese argumenta que a fala é o único sistema natural de comunicação humana, o precursor evolutivo que é a partir de chamadas animais. O argumento segue da seguinte forma: os humanos emitem som para se comunicar, os animais emitem sons para se comunicar, portanto a fala humana evoluiu a partir de chamadas de animais.

 

As contradições do silogismo acima são:

  • As estruturas anatômicas subjacentes às chamadas de primatas e à fala humana são diferentes. As chamadas de primatas são mediadas principalmente pelo córtex cingulado e por estruturas profundas, diencephalic e tronco cerebral. Em contraste, os circuitos subjacentes à fala humana são formados por áreas localizadas ao redor da fissura sylvian, incluindo a parte posterior do IFG.
  • Chamadas de animais estão sempre ligadas ao comportamento emocional contrário à fala humana.
  • A fala é principalmente um sistema de comunicação disádico, de pessoa para pessoa. Em contraste, as chamadas de animais são normalmente emitidas sem um receptor bem identificado.
  • A fala humana é dotada de propriedades combinatórias que estão ausentes na comunicação animal.
  • Os humanos possuem um sistema de comunicação "chamado" como o de primatas não humanos e sua localização anatômica é semelhante. Este sistema media as declarações que os humanos emitem quando em determinados estados emocionais (gritos, gritos, etc.). Essas expressões são preservadas em pacientes com afasia global.

 

TEORIAS DA EVOLUÇÃO DA LINGUAGEM E DO PAPEL DO SISTEMA DE NEURÔNIOS ESPELHO

 

A hipótese alternativa

De acordo com essa teoria, o sistema comunicativo inicial em precursores primatas dos humanos modernos foi baseado em gesticulações simples e elementares. Os sons foram então associados aos gestos e tornaram-se progressivamente a forma dominante de comunicação. De fato, o mecanismo espelho resolveu, em estágio inicial de evolução da linguagem, dois problemas fundamentais de comunicação: paridade e compreensão direta. Graças aos neurônios espelho, o que contava para o remetente da mensagem também contava para o receptor. Não foram necessários símbolos arbitrários. A compreensão era inerente à organização neural dos dois indivíduos.

É óbvio que o mecanismo espelho não explica por si só a enorme complexidade da fala. mas, resolve uma das dificuldades fundamentais para entender a evolução da linguagem, ou seja, como e o que é válido para o remetente de uma mensagem se tornam válidos também para o receptor. 

 

Em humanos, estudos funcionais de ressonância magnética relataram a descoberta de áreas homólogas ao neurônio-espelho do macaco no córtex frontal inferior, perto da área de Broca, uma das regiões hipotéticas de linguagem do cérebro. Isso levou a sugestões de que a linguagem humana evoluiu a partir de um sistema de desempenho/compreensão de gestos implementado em neurônios espelho. Dizem que os neurônios espelho têm o potencial de fornecer um mecanismo de compreensão de ação, aprendizado de imitação e simulação do comportamento de outras pessoas. Deve-se notar que o sistema de neurônios espelho parece ser inerentemente inadequado para desempenhar qualquer papel na sintaxe, visto que esta propriedade definitiva das línguas humanas que é implementada na estrutura hierárquica recursiva é achatada em sequências lineares de fonemas tornando a estrutura recursiva não acessível à detecção sensorial.

Teoria da abstração transmodal

A capacidade de fazer conexões consistentes através de diferentes sentidos pode ter inicialmente evoluído em primatas inferiores, mas continuou a se desenvolver de uma maneira mais sofisticada em humanos através do remapeamento de neurônios-espelho que então foram cooptados para outros tipos de abstração em que os humanos se destacam, como metáforas de raciocínio. O desenvolvimento de módulos sofisticados dentro do cérebro nos torna únicos no que diz respeito à linguagem.

Teoria onomatopeica

Essa teoria também gira em torno de neurônios espelho. Onomatopeia mostra como o homem percebe o som. Os sons são definidos como perturbações de energia mecânica que se propaga através da matéria como uma onda. O que faz um som particular distinto dos outros são suas propriedades como frequência, comprimento de onda, período, amplitude e velocidade. Onomatopeia é uma tentativa de produzir o som que ouvimos convertendo-o em símbolos. Por exemplo, nós dizeríamos que o som que uma arma faz quando é disparada é "BANG". Embora o som real seja diferente, viemos associar "BANG" com uma arma. Essa associação simbólica de som que percebemos através da visão na forma de uma palavra específica com interpretação correta é hipótese de ser possível por causa de neurônios espelho.

Teoria do pensamento recursivo

Michael Corballis, um eminente neurocientista cognitivo, argumenta que o que nos distingue no reino animal é nossa capacidade de recursão, que é a capacidade de incorporar nossos pensamentos dentro de outros pensamentos. "Eu acho que, portanto, eu sou" é um exemplo de pensamento recursivo, porque o pensador se inseriu em seu pensamento. A recursão nos permite conceber nossas próprias mentes e mentes dos outros. Também nos dá o poder da "viagem no tempo" mental que é a capacidade de inserir experiências passadas, ou futuras imaginadas, na consciência presente. Corballis demonstra como essas estruturas recursivas levaram ao surgimento da linguagem e da fala, o que nos permitiu compartilhar nossos pensamentos, planejar com os outros e remodelar nosso ambiente para refletir melhor nossa imaginação criativa. Neurônios espelho moldam o poder da incorporação recursiva.

Teoria da mente

Esta teoria sugere que os humanos podem construir um modelo em seus cérebros dos pensamentos e intenções dos outros. Podemos prever os pensamentos, ações dos outros. A teoria sustenta que os humanos antecipam e fazem sentido o comportamento dos outros ativando processos mentais que, se levados à ação, produziriam comportamento semelhante. Isso inclui o comportamento intencional, bem como a expressão das emoções. A teoria afirma que as crianças usam suas próprias emoções para prever o que os outros farão. Portanto, projetamos nossos próprios estados mentais para os outros. Os neurônios espelho são ativados tanto quando as ações são executadas, e as ações são observadas. Essa função única dos neurônios espelho pode explicar como as pessoas reconhecem e entendem os estados dos outros; espelhamento observado ação no cérebro como se eles conduzissem a ação observada.[32]

Autoconsciência humana

Especula-se que os neurônios espelho podem fornecer a base neurológica da autoconsciência humana. Neurônios espelho podem não apenas ajudar a simular o comportamento de outras pessoas, mas podem ser transformados "para dentro" para criar representações de segunda ordem ou meta-representações de processos cerebrais anteriores. Esta pode ser a base neural da introspecção, e da reciprocidade da autoconsciência e outras consciências. [34]

 

CONCLUSÃO

Embora o enigma do cérebro humano seja insondável, mas ainda assim as tentativas incansáveis feitas pelos sempre aspirantes a neurocientistas cognitivos abriram um reino de segredos metafísicos no cérebro modular do neurônio espelho que moldou nossa civilização.

 

Fonte

Texto originalmente escrito em inglês por Sourya Acharya and Samarth Shukla disponível em NCBI

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3510904/