josé salomão schwartzman. o cérebro humano um estudo comparativo josé salomão schwartzman ...

José Salomão Schwartzman

O Cérebro O Cérebro HumanoHumano

umum estudo comparativoestudo comparativoJosé Salomão Schwartzmanwww.schwartzman.com.br

[email protected]ós-graduação em Distúrbios do

DesenvolvimentoUniversidade Presbiteriana Mackenzie

Reino Monera (3,8 a 3,9 BA)


organismos unicelulares, procariócitos

constituídos por citoplasma e material genético circundados ou limitados por membrana externa, não possuem núcleonão possuem núcleo nem organelas com membrana

Reino Monera (3,8 a 3,9 BA)


Cianobactérias (procariócitos) começaram a utilizar a fotossíntese: CO2 e H2O produzindo O2

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Estromatólitos: formações (datadas de 3,5 MA) de gerações sucessivas de cianobactérias.

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Escherichia coli, bactéria presente no trato intestinal humano assemelha-se bastantea antigas bactérias flageladas que viveram por volta de 3,4 BA.Não possui sistema nervoso e tem informações sobre o meio externo através de maisde uma dúzia de sensores situados na sua membrana externa; quando necessita semovimentar aciona os motores dos flagelos que podem girar no sentido horário ouanti-horário, com o que a bactéria se move para a frente ou para trás.


Halobacterium salinarium (cerca de 2,7 BA) organismo unicelular eucarióticocontendo núcleo e organelas (mitocôndria, por exemplo), contém um receptor sensível à luz laranja utilizado pela bactéria para orientar seus movimentos em direção à luz solar,para que ela possa fazer fotossíntese. Visão surgiu como um sistema utilizado paraorientar o organismo em direção a uma fonte de energia luminosa, o sol.

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Chlamydomonas, outro eucariótico usa as informações de receptorespara luz para direcionar seus movimentos; possui um olho único no seu pólo anterior que é sensível à luz azul/verde; modifica sua direção ajustando os movimentos de seus dois flagelos.Capaz de armazenar memória de curto prazo de diferentes intensidades luminosas.

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O Paramecium, organismo unicelular que desenvolveu vários flagelos, apresentaum fenômeno para sincronizar o seu movimento: despolarização. Quando oParamecium bate em um objeto, são ativados canais que permitem a entrada de cálcio na célula, despolarizando sua membrana. Com isto se reverte a direção debatidas dos cílios em conjunto, e o organismo se move para longe do obstáculo.


organismos multicelulares

há cerca de 1,8 BA os organismos unicelulares começaram a constituir formas multicelulares de vida

um dos primeiros exemplares foram as esponjas, presentes até os dias de hoje

estes organismos são constituídos por duas camadas celulares: um ectoderma e um endoderma separados por mesoglea composta de uma substância gelatinosa

a mesoglea contém amebócitos, mas é destituída de nervos

estes organismos multicelulares desenvolveram um sistema para coordenar respostas aos estímulos ambientais


Variedades distintas de esponjasJosé Salomão Schwartzman

Rhabdocalyptus dawsoni: quando é atingida por um objeto, o estímulo mecânicocausa um influxo de cálcio que despolariza as células atingidas; uma correnteelétrica destas células despolarizadas passa pela mesoglea e despolarizaas células endodérmicas temporariamente, interrompendo o movimento dosíílios, suspendendo o influxo de água. Esta resposta coordenada se realizana ausência de nervos. José Salomão Schwartzman

Filo Ctenophora (600 MA): organismos nos quais surgem os neurônios; na mesoglea destes organismos há uma rede de neurônios bipolares fusiformes.


Filo Ctenophora

Os processos destes neurônios primitivosnão se diferenciam em axônios e dendritose se conectam por meio de junções similaresàs sinapses. Esta rede neural combina funçõessensitivas, integrativas e motoras sem umcontrole central.Nestes organismos já encontramos neurônios simples, potenciais de ação, canais de sódio,grânulos neuro-secretórios e sinapses primitivas.

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Filo Cordata (545 MA): Pikaia, pequenos predadores apresentam a notocorda, uma haste cartilaginosa que atua como um sistema anticompressão contra o qual os músculos trabalham; paralelamente à notocorda há um cordão nervoso do qual emergem nervos motores que inervam segmentos musculares, os miômeros.Estes pequenos predadores apresentavamsentido do olfato altamente desenvolvido. José Salomão Schwartzman

O Amphioxus, um parente contemporâneo dos cordados primitivos, é um organismo aquático que apresenta na sua extremidade uma vesículacontendo algumas centenas de neurônios; nesta vesícula (cérebroprimitivo) há uma estrutura que corresponde ao olho dos vertebrados.


Os vertebrados surgem há cerca de

470 MA na forma dos peixes sem

mandíbula (agnatas).

Estas criaturas apresentavam uma nova

estrutura: o telencéfalo localizado na

extremidade craniana nas proximidades

dos receptores olfatórios.

Nos vertebrados primitivos, o telencéfalo

processava informações olfativas e

conservava memórias olfativas.

Estes peixes agnatas necessitavam fontes

alimentares que garantissem suas crescentes

necessidades metabólicas, tendo em

vista seus cérebros em expansão.

lampreia


Há cerca de 425 MA surgem os peixes com mandíbula (gnatostomata) que demonstraramum avanço significativo: o desenvolvimento da mielina, bainha gordurosa que circunda os axônios dos neurônios. A presença da mielina aumenta muito a velocidade de condução dos impulsos elétricos.

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Velocidade de condução: fibras amielínicas: 0,5 a 2 m/seg ; fibras mielinizadas: 3 a 120 m/seg


Os Tetrápodes (345 MA) foram os primeiros vertebrados a sair do ambiente aquático e vir para a terra. A vida fora da água trouxe uma série de desafios e um deles era como lidar com a termorregulação no ambiente terrestre.


O Cynodonte (260 MA) tetrápode que deu origem aos mamíferosJosé Salomão Schwartzman

O Cynodonte (260 MA)

Em razão de um cérebro grande e dos problemas com a termorregulação se adaptou; modificando os dentes para uma mastigação mais eficiente, desenvolveu palato ósseo (podia respirar e deglutir ao mesmo tempo) e dormia em posição semi-recurvada (conservar energia).

Como seus cérebros eram maiores e necessitavam de mais tempo para se desenvolver, uma crescente parte deste desenvolvimento passou a ocorrer após o nascimento.

Com filhotes mais dependentes houve o favorecimento de glândulas mamárias e comportamento maternal.


Os primatas surgiram por volta de 85 MA; acima vemos o Smilodectes (50 MA)

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O Smilodectes (50 MA)

Apresentava as características típicas dos primatas: mãos queapanhavam objetos, cérebro grande, focinho menor. Nestes animais o olfato se tornou menos importante. a acuidade visualaumentou, os olhos assumiram uma posição mais frontal. O sistema neural se desenvolveu de modo a possibilitar a vida nas arvores, os mapas corticais aumentaram para armazenar informações sensoriais detalhadas e os mapas motores se sofisticaram para aumentar o controle sobre movimentos mais refinados.


Milhões de anos

presente


Ardipithecus ramidus kadabba (5,2 a 5,8 MA)


Ardipithecus ramidus kadabba (5,2 a 5,8 MA)

hominídeo do tamanho aproximado de um chimpanzé moderno, cerca de 122 cm

características esqueléticas indicam que era capaz de marcha bípede

não foram encontrados crânios, de modo que não podemos calcular as dimensões do seu cérebro


Australopthitecus afarensis ( 3 a 4 MA)

Lucy


Australopithecus afarensis (3 a 4 MA), cérebro com 350 a 500 cm3, similarao dos macacos, quase sem fronte. Vegetariano vivendo, provavelmente, em grupos sociais.Bípede mais adaptado para andar do que para correr. Altura variando de 107 cm a 152 cm.Não há evidências de que fabricasseferramentas.


Australophitecus africanus (2,3 a 3,5 MA)


Australophitecus africanus (2,3 a 3,5 MA)

Cérebro de 420 a 500 cm3 . Em comparação com o crânio do A. afarensis é mais semelhante ao do homem moderno em funçãode mudanças na forma dos dentes, mandíbula e face.O foramen magnum se localiza na base do crânio, como em todos os hominídeos.


Homo habilis (1,5 a 2,3 MA)José Salomão Schwartzman

Cérebro com cerca de 700 cm3 (500 - 800). Há evidências da presença da área de Broca, o que pode indicar a possibilidade de alguma forma de fala. Primeiras ferramentas: simples pedras lascadas do tamanho das mãos. Embora primitivas, facilitaram a alimentação aumentando o valor calórico de sua dieta.

Homo habilis (1,5 a 2,3 MA)


Homo habilis (1,5 a 2,3 MA)


Homo erectus (0,5 a 1,8 MA)


Homo erectus (0,5 a 1,8 MA)

Cérebro com 850 cm3 (750 – 1225), crânio alongado e baixo, pêlos corporais finos e glândulas sudoríparas. As ferramentas se mostram mais diversificadas e sofisticadas. Alimenta-se cada vez mais de carne. Há evidências de que tenha usado fogo.Seu cérebro possibilitou sua adaptação a climas para os quais não estava adaptado.


Homo heidelbergensis (500 000 A) José

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Homo heidelbergensis (500 000 A)

Seu cérebro tinha, aproximadamente, 1100 cm3. Carcaças de animais grandes(rinocerontes, hipopótamos etc) com sinais de ferimentos mortais indicam suacapacidade de caça. Possivelmente usavam vestimentas feitas com a pele deanimais. Lanças muito bem feitas foram encontradas datadas de 400 000 A.


Homo sapiens neanderthalensis (250 000 a 30 000 A)


Homo sapiens neanderthalensis (250 000 a 30 000 A)

Primeiros hominídeos reconhecidos comopertencentes a uma população humana antiga. Admite-se que por cerca de 3 000 a 5 000 anos coexistiram com os modernoshomo sapiens. Viveram em climas frios.A capacidade craniana média destes indivíduosera de 1 400 cm3 , cerca de 6% superior àdos homens modernos.Apresentavam alguns aspectos culturais similaresaos nossos: enterravam seus mortos (até mesmocom flores); peças polidas de ossos e de marfim; evidências de batalhas etc. Eram hábeis caçadores.


Homo sapiens (130 000 a 200 000 A)José Salomão Schwartzman

Homo sapiens (130 000 a 200 000 A)

Chegou à Europa há 40 000 A, onde se tornou conhecido como Cro-Magnon.O crânio tem, em média, 1 300 cm3 . Suas ferramentas eram muito maissofisticadas e utilizaram novos materiais para confeccionar roupas e peçasde arte.


Evidências de comportamento simbólico com 77 000 A: caverna de Blombos

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Contas feitas com casca de ostras

Artefato de pedra

Caverna de Blombos: 77 000 A


Caverna de Blombos: 77 000 A


Pinturas na caverna de Chauvet, França (32 000 a 28 000 A)

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Pinturas na caverna de Chauvet, França (32 000 a 28 000 A)José Salomão Schwartzman

Estatueta feita de marfim de mamuteencontrada em Johlenstein-Stade(Alemanha) datada de 30 000 a 32 000 A


Pinturas na caverna de Lascaux, França (17 000 A)


Pinturas na caverna de Altamira, Espanha (12 000 A)


Estruturas neurais

Filo ctenophora : neurônios 600 MA

Filo Cordata : nervos motores 545 MA

Filo agnatas : telencéfalo 470 MA

Filo gnatostomata : mielina 425 MA


Australophitecus Homo habilis Homo erectus Homo neanderthalensis Homo sapiens


bipedestação ferramentas fogo

Milhões de anos

maior expansãocerebral


O cérebro

cérebros grandes e complexos criaram necessidade de grandes quantidades de energia

o cérebro humano de um adulto tem cerca de 2% do peso total do corpo, mas requer 15% do débito cardíaco e do total de reservas energéticas quando em repouso

alimentos de fácil digestão e alto conteúdo energético foram utilizados para nutrir o cérebro em expansão


começamos a comercarne

ficamos maisespertos

encontramos maneirasmais eficientes para

obter comida

aprendemos a obteroutras comidas de

fácil digestão

a descoberta do fogotransformou carboidratos

de difícil digestão em alimentosde absorção mais fácil

dietas melhores possibilitaram maior longevidade;os indivíduos mais velhos acumularam mais experiência;

transmitiram valores culturais e hábitos adequadosque possibilitaram maior domínio do ambiente e

sobrevida maior e melhor

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O cérebro (hoje)

estrutura mais plástica do universo

volume de 1 350 cm3 em média

contém cerca de 100 bilhões de neurônios

contém cerca de 1 trilhão de células gliais

cada neurônio estabelece, em média, 1

000 sinapses com outros neurônios


O cérebro (hoje)

imagine uma cidade com a complexidade de New York

dê a cada habitante 10 000 pedaços de fio

peça que cada habitante dê um pedaço de fio a outra

pessoa

agora multiplique tudo por 1 000 e você pode ter uma idéia

da complexidade do cérebro


capacidade computacional do encéfalo

algo em torno de 1 013 e 1 016 operações por segundo

seriam necessários 10 000 gigaflops para uma emulação

esta potência corresponde à capacidade de 10 000 computadores do tipo Apple G4

rodando em paralelo


Áreas corticais de associação ou áreas terciárias


verbalproposital

analítico

simbólico

lógicoabstratocategorial

perceptual

não proposital

holísticosintético

literalconcretoanalógico


Neurônios espelho(Mirror Neurons)


Neurônios espelho

descritos por Giaccamo Rizzolatti (1998)

“mirror neurons” na área pré-motora ventral de

macacos

células que disparam quando o animal realiza

uma ação específica com suas mãos: empurrar,

puxar, agarrar e colocar um amendoim na boca

as mesmas células disparam quando o animal

observa alguém (o experimentador ou outro

macaco) realizar a mesma ação


vista lateral do cérebro de macaco Rizzolatti e Craighero, 2004José Salomão Schwartzman

capacidade de imitação de bebês com 2 e 3 semanas (Meltzoff, 1977)

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A neuronal morphologic type unique to humans and great apes

Nimchinsky, EA;Gilissen, E; Allman, JM; Perl, DP; Erwin, JM; Hof, PR

Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 96, April 1999


áreas citoarquiteturais do córtex na face medial do cérebro (Brodmann)José Salomão Schwartzman

áreas citoarquiteturais do córtex na face medial do cérebro(Brodmann)


células fusiformes na camada Vb do córtex do giro cíngulo

humanos* bonobo* chimpanzé* gorila* orangotango*

gibão de mãos brancas macaco Patas lêmure com cauda em anel


células fusiformes na camada Vb do córtex do giro cíngulo

orangotango* gorila* chimpanzé*

bonobo* humanos*



• estes achados revelam possíveis mudanças adaptativas e modificações funcionais que ocorreram nos últimos 15 – 20 MA no córtex do giro cíngulo anterior

• esta região é filogeneticamente antiga

• desempenha funções importantes relacionadas a vários aspectos das funções autonômicas e certos processos cognitivos



entre as funções autonômicas sobre as quais tem

influência:

ritmo cardíaco

pressão arterial

funções digestivas

tem conexões com o núcleo amigdalóide,

hipotálamo e substância cinzenta peri-aqueductal



em humanos esta área tem relação com: funções superiores integrando e interpretando

informações sensoriais

atenção

estimulada, produz vocalizações com

significado

em macacos:com alguns aspectos da comunicação


e=mc2


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Novo Homo sapiensJosé Salomão Schwartzman

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