plasticidade neural relações com o comportamento e abordagens experimentais

7/23/2019 Plasticidade Neural Relaes Com o Comportamento e Abordagens Experimentais

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1 Apoio Financeiro: CNPq, proc. 300975/89-9; CAPES- Bolsas de

Mestrado e Doutorado, (Ps-graduao em Cincias Biolgicas-Fisi-

ologia, IB, UNICAMP).

2 Endereo: Elenice A. de Moraes Ferrari, Laboratrio de Sistemas

Neurais e Comportamento, Departamento de Fisologia e Biofsica,

IB, UNICAMP, Cidade Universitria Prof. Zeferino Vaz, 13083-970,

Campinas, SP, Brasil. Fax: 019-2893124;

e-mail: [email protected]

Psicologia: Teoria e Pesquisa

Mai-Ago 2001, Vol. 17 n. 2, pp. 187-194

Plasticidade Neural: Relaes com o Comportamento

e Abordagens Experimentais1

Elenice A. de Moraes Ferrari2,

Margarete Satie S. Toyoda e Luciane Faleiros

Universidade Estadual de Campinas

Suzete Maria Cerutti

Universidade Estadual de Campinas e Universidade So Francisco

RESUMO - As interaes entre os estmulos ambientais e as respostas de um organismo determinam as propriedades

comportamentais que lhe garantemadaptao a diferentes situaes e individualidade comportamental. A interao organis-

mo-ambiente tambm diferencia e molda os circuitos neurais, que caracterizam a plasticidade e a individualidade neural do

organismo. Os estudos sobre plasticidade neural incluem aqueles que manipulam o ambiente e analisam mudanas em circui-

tos neurais e outros que enfatizam recuperao comportamental aps leso do sistema nervoso. Diferentes questes relativas

fisiologia e ao comportamento, como tambm morfologia, bioqumica e gentica, so abordadas. Este trabalho procura

caracterizar diferentes abordagens no estudo da plasticidade neural, indicando as suas relaes com a anlise do comporta-

mento e da aprendizagem. A investigao dos efeitos que a interao organismo-ambiente produz sobre os sistemas neurais

subjacentes ao comportamento enfatizada como interessante.

Palavras-chave: comportamento; plasticidade neural; sistema nervoso; aprendizagem.

Neural Plasticity: Relations With

Behavior And Experimental Approaches

ABSTRACT - Behavioral adaptiveness to different situations as well as behavioral individuality result from the interrelations

between environmental sitmuli and the responses of an organism.These kind of interrelationships also shape the neural circuits

as well as characterize the plasticity and the neural individuality of the organism. Studies on neural plasticity may analyze

changes in neural circuitry after environmental manipulations or changes in behavior after lesions in the nervous system.

Issues on neural plasticity and recovery of function refer both to physiology and behavior as well as to the subjacent mecha-

nisms related to morphology, biochemistry and genetics. They may be approached at the systemic, behavioral, cellular and

molecular levels. This work intends to characterize these kinds of studies pointing to their relations with the analyis of behav-

ior and learning.The analysis of how the environmental-organismic interrelationships affect the neural substrates of behavioris pointed as a very stimulating area for investigation.

Key words: behavior; neural plasticity; nervous system; learning.

ram classes de comportamento favorveis sobrevivncia

dessa espcie; as contingncias ontogenticas foram estabe-

lecidas pelas interaes particulares desse organismo com o

seu ambiente, desde o incio do seu desenvolvimento e sele-

cionaram as classes de respostas eficazes para a adaptao a

um ambiente que muda constantemente. Neste sentido, pode-

se afirmar que o comportamento de um indivduo produto

de sua histria filogentica, ontogentica e cultural (Bussab,2000; Catania, 1999; Skinner, 1981).

As mesmas presses evolutivas que determinaram as

mudanas na topografia e na funo das reaes do indiv-

duo ao ambiente tambm determinaram alteraes na for-

ma, no tamanho e nas funes do sistema nervoso. O pro-

cesso evolutivo resultou em crebros com uma abundncia

de circuitos neurais que podem ser modificados pela experi-

ncia (Carlson, 2000). Assim, a interao sistema nervoso-

ambiente resulta na organizao de comportamentos sim-

ples ou complexos que modificam tanto o ambiente como o

prprio sistema nervoso. Essa capacidade denota a plastici-

dade do sistema nervoso, ou seja, a plasticidade neural que

As interaes organismo-ambiente vivenciadas por um

indivduo determinam fundamentalmente a topografia e a

funo de suas respostas. As relaes entre os eventos am-

bientais e as respostas do organismo podem estabelecer con-

tingncias, ou seja, relaes condicionais entre classes de

comportamento e as classes de estmulos que lhes so ante-

cedentes ou conseqentes.

Em cada espcie, os indivduos tm um repertrio com-portamental que, de um lado, resulta da interao entre as

contingncias filogenticas e ontogenticas. As contingn-

cias filogenticas atuaram durante a evoluo e seleciona-


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E. A. M. Ferrari & cols.

est presente em todas as etapas da ontogenia, inclusive na

fase adulta e durante o envelhecimento. A capacidade de

modificao do sistema nervoso em funo de suas experi-

ncias, tanto em indivduos jovens como em adultos, foi re-

conhecida apenas nas ltimas dcadas (Rosenzweig, 1996).

O presente trabalho pretende indicar as relaes entre os

processos comportamentais e a plasticidade neural, caracteri-

zando as abordagens no estudo experimental da plasticidadeneural que evidenciam essas relaes. Procurar-se- demons-

trar que a plasticidade neural determinada por interaes

organismo-ambiente e est diretamente relacionada com a

plasticidade comportamental, caracterstica dos processos de

aprendizagem e memria (Cerutti, Cintra, Diz-Cintra &

Ferrari, 1997; Cerutti & Ferrari, 1995a, 1995b; Cerutti, Ferrari

& Chadi, 1997; Eichenbaum, 1999; Izquierdo, Medina,

Vianna, Izquierdo & Barros, 1999; Tsukahara, 1981).

Comportamento e Plasticidade Neural

No estudo do comportamento, um dos princpios bsi-

cos afirma que as propriedades funcionais do comportamento

so determinadas pelas relaes, simples ou complexas, en-

tre os estmulos e as respostas de um organismo (Skinner,

1981). So essas relaes que definem as contingncias de

reforamento que alteram a freqncia de classes de respos-

tas. Os objetivos primordiais da anlise do comportamento

relacionam-se com a identificao, a descrio e a progra-

mao de relaes condicionais que estabelem e controlam

a probabilidade de classes de comportamento (Baum, 1999;

Catania, 1999).

As pesquisas orientadas por tais objetivos permitiram o

acmulo de um conjunto de dados e procedimentos com s-

lida fundamentao experimental e conceitual (Catania,1999), cuja importncia abrange no apenas as questes

investigadas pela Psicologia, mas tambm questes de ou-

tras disciplinas cientficas. Para citarmos um exemplo, a

metodologia e os conceitos derivados da anlise do compor-

tamento tm fornecido a possibilidade de linhas de base

comportamentais adequadas para as investigaes dos me-

canismos biolgicos subjacentes ao comportamento. Assim,

a validade do conhecimento cientfico sobre o comportamen-

to transcende os limites da Psicologia como disciplina cien-

tfica especfica e integra-se a reas de conhecimento com

carter multidisciplinar. Nesse sentido que se desenvolve-

ram as disciplinas denominadas Psicofarmacologia, Psicobio-logia e Psicofisiologia.

Mais recentemente, o desenvolvimento cientfico dessas

e de outras reas propiciaram o surgimento de uma nova

disciplina cientfica integradora de metodologias e concei-

tos neurofisiolgicos, psicolgicos, farmacolgicos, bioqu-

micos, anatmicos e genticos: a neurocincia. O seu prin-

cpio bsico que o ambiente fsico e social determina a

atividade de clulas neurais, cuja funo, por sua vez, deter-

mina o comportamento (Kandel, Schwartz & Jessell, 1995;

Strumwasser, 1994). O ambiente fornece estmulos/informa-

es que so captados por receptores sensoriais e converti-

dos em impulsos eltricos, que so analisados e utilizados

pelo sistema nervoso central para o controle de respostas

vegetativas, motoras e cognitivas. Essas respostas constitu-

em os padres comportamentais que atuam sobre e modifi-

cam esse ambiente.

Do mesmo modo que o comportamento altera a probabili-

dade de outros comportamentos (Catania, 1999), a atividade

neural altera a probabilidade das funes neurais. Uma das

evidncias para este fato que tanto as situaes de mera ex-posio estimulao ambiental quanto s situaes de trei-

namento sistemtico em aprendizagem resultam em altera-

es no comportamento e nos circuitos neurais (Rosenzweig,

1996). Ou seja, subjacentes aos processos comportamentais

de aprendizagem e de memria encontram-se as alteraes

funcionais e morfolgicas que ocorrem no sistema nervoso e

que caracterizam a plasticidade neural (Cuello, 1997). Desse

modo, verifica-se que os processos comportamentais e os pro-

cessos de plasticidade neural possuem relaes mais estreitas

e complexas do que se sups durante muito tempo.

Em resumo, considera-se que tal como o ambiente dife-

rencia e modela a forma e funo das respostas de um orga-

nismo, a interao organismo-ambiente tambm diferencia

e molda circuitos e redes neurais. Cada indivduo tem um

padro comportamental caracterstico, resultante de sua his-

tria pessoal de reforamento, assim como tem um sistema

nervoso com caractersticas prprias, resultantes tambm de

sua histria de interao com o ambiente externo. Essas ca-

ractersticas do sistema nervoso atribuem uma individuali-

dade neural ao indivduo que se relaciona, conseqentemente,

com a sua individualidade comportamental (Kandel &

Hawkins, 1992).

Plasticidade Neural: Abordagens Experimentais

Numa forma abrangente, plasticidade neural pode ser

definida como uma mudana adaptativa na estrutura e nas

funes do sistema nervoso, que ocorre em qualquer estgio

da ontogenia, como funo de interaes com o ambiente

interno ou externo ou, ainda, como resultado de injrias, de

traumatismos ou de leses que afetam o ambiente neural

(Phelps, 1990).

De acordo com Pia (1985), o termo plasticidade foi in-

troduzido por volta de 1930 por Albrecht Bethe, um fisiolo-

gista alemo. Plasticidade seria a capacidade do organismo

em adaptar-se s mudanas ambientais externas e internas,

graas ao sinrgica de diferentes rgos, coordenadospelo sistema nervoso central (SNC). Os trabalhos pioneiros

de Santiago Ramn y Cajal e Eugnio Tanzi (citados por

Rosenzweig, 1996) sobre regenerao neural apresentam

relaes mais diretas entre plasticidade e o sistema nervoso.

Como assinala Rosenzweig (1996), Tanzi, props a hipte-

se de que durante a aprendizagem ocorreriam mudanas pls-

ticas em junes neuronais enquanto que Cajal aventou a

possibilidade de que o exerccio mental poderia causar mai-

or crescimento de ramificaes neurais.

Na literatura recente, os estudos sobre a plasticidade do

sistema nervoso podem ser classificados como pertencentes

categoria daqueles que manipulam o ambiente e analisam


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Plasticidade Neural e Comportamento

as mudanas morfolgicas e/ou funcionais em circuitos

neurais, denominados de estudos de plasticidade neural ou

categoria de estudos que enfatizam as mudanas comporta-

mentais aps traumatismos ou leso do sistema nervoso,

denominados de recuperao de funo (Kolb & Whishaw,

1989). Nestes casos, agudamente, ocorrem mudanas no te-

cido nervoso que tm como funo a manuteno da

homeostasia do organismo, alm de promover a cicatriza-o e o reparo tecidual (Finger & Almli, 1982; Kolb &

Whishaw, 1989). Ao mesmo tempo, pode haver um perodo

em que se observa uma ausncia ou diminuio na freqn-

cia de uma ou mais classes de comportamentos. Assim, o

termo recuperao de funo refere-se situao em que se

observa aumento na freqncia ou magnitude de um com-

portamento aps um perodo de freqncia ou magnitude

zero, como conseqncia de trauma, interveno cirrgica

ou leso do sistema nervoso.

As questes relativas plasticidade neural tm sido ana-

lisadas tanto ao nvel molecular, focalizando mecanismos e

processos celulares, como tambm ao nvel de sistemas

neurais e comportamentais. Dentre essas questes, destacam-

se as referentes ao desenvolvimento neural, recuperao

de funo e reorganizao morfofuncional de circuitos

neurais correlacionados com a aprendizagem, consolidao

de memria ou com leses neurais (Morris, Kandel & Squire,

1988; Weinberger & Diamond, 1987). Na investigao das

relaes entre plasticidade neural e comportamento, verifi-

cam-se diferentes nveis de anlise comportamental, inclu-

indo desde a anlise de respostas especficas que so apren-

didas e memorizadas, at a avaliao de padres comporta-

mentais mais complexos, envolvidos na recuperao de fun-

o (Phelps, 1990; Rosenzweig, 1996; Silva, Giese, Federov,

Frankland & Kogan, 1998).As pesquisas em plasticidade neural, segundo os critri-

os propostos por Kolb & Whishaw (1989), enquadram-se

em trs categorias gerais: (a) metablicas: que analisam al-

teraes da atividade metablica em reas corticais e

subcorticais, tanto no mesmo hemisfrio em que se locali-

zam as leses (ipsilaterais) quanto no hemisfrio oposto

(contralaterais); (b) neuroqumicas: que focalizam as altera-

es funcionais nas sinapses, investigando processos/meca-

nismos que aumentam a sntese de neurotransmissores, a li-

berao de neurotransmissores ou a potencializao das res-

postas ps-sinpticas, em decorrncia de situaes estimula-

doras, de aprendizagem ou de lesese (c) morfolgicas: quecaracterizam e enfatizam as modificaes na estrutura das

sinapses e neurnios, tais como a regenerao e ramificao

de axnios, aumento do tamanho de corpos celulares, do

nmero de dendritos, do nmero de neurnios e de sinapses.

Essas categorias no so exclusivas e podem ser combina-

das em um mesmo estudo.

A classificao de Kolb & Whishaw (1989) didtica e,

assim, ser por ns utilizada para caracterizar diferentes ti-

pos de questes e de abordagens experimentais plasticidade

do sistema nervoso e evidenciar que a anlise comportamental

parte fundamental dessas investigaes. Em qualquer in-

vestigao, uma anlise comportamental vlida dever ga-

rantir que: (a) o comportamento observado aps a leso

mantm as suas caractersticas topogrficas e funcionais exis-

tentes numa linha de base pr-leso; (b) a recuperao de

um comportamento no interfere negativamente na ocorrn-

cia de outros comportamentos; e (c) o comportamento apre-

senta regularidade de freqncia e se mantm a longo-prazo.

Alteraes no Sistema Nervoso e experincia

O interesse pelos efeitos da experincia, do treino e do

exerccio sobre o crebro j aparece em relatos do sculo

XVIII. Experimentos de Bonnet e Malacarne (Bonnet 1779-

1783; conforme citado por Rosenzweig, 1996) indicaram

que os crebros de animais que recebiam treinamento siste-

mtico durante anos tinham um cerebelo mais desenvolvi-

do, com maior nmero de circunvolues. Contudo, os con-

ceitos e proposies relacionando plasticidade do SNC e

comportamento, somente foram provados experimentalmen-

te a partir da dcada de 1960. Isso se deve a um grupo de

pesquisadores da Universidade da Califrnia, em Berkeley,

que iniciou uma profcua linha de investigaes cujos pro-

cedimentos e questes experimentais, embora sem que sou-

bessem na poca, como afirma Rosenzweig (1996), eram

similares queles de seus desconhecidos predecessores.

O procedimento bsico de Rosenzweig e colaboradores

(Rosenzweig, Krech, Bennett & Diamond, 1962) utilizou o

arranjo de gaiolas-viveiro diferentes daquelas comumente

encontradas em biotrios, contendo animais em conjunto ou

alojados individualmente. No arranjo ambiental utilizado as

gaiolas-viveiro eram maiores e ofereciam uma grande quan-

tidade e variedade de estmulos, tais como objetos de for-

mas diferentes, espelhos, rodas de atividade, escadas, alm

de diferentes possibilidades para conseguir alimento. Ob-servou-se, consistentemente, que, em diferentes idades, a

interao com esses ambientes ricos em estimulao resulta

em alteraes especficas do SNC. Entre essas alteraes

estavam includos o aumento na espessura das camadas do

crtex visual, no tamanho de corpos neuronais e de ncleos

dos corpos neuronais, no nmero de sinapses e na rea das

zonas de contato sinptico, no nmero de dendritos e de es-

pinas dendrticas, no volume e no peso cerebral, alm de

alteraes em nveis de neurotransmissores. Em resumo, to-

das as caractersticas morfolgicas e funcionais de reas cor-

ticais sofreram alteraes importantes em funo da mera

exposio e da interao com ambientes que fornecem di-versidade de estmulos (Rosenzweig, 1996).

A manipulao das condies de estmulo, restringindo-

as, como nos estudos de privao sensorial (Hubel & Wiesel,

1965), ou otimizando-as, como nos estudos de exposio a

ambientes considerados ricos em estimulao (Krech,

Rosenzweig & Bennett, 1960; Rosenzweig, 1996) constitui

uma das abordagens clssicas no estudo da plasticidade

neural. Esses estudos mostraram novas e interessantes pers-

pectivas para a anlise dos efeitos da experincia sobre o

sistema nervoso.

O Professor Hendrik Van der Loos foi tambm um pio-

neiro no que se refere anlise de alteraes corticais em


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funo de estimulao ou privao de sensaes providas

pelas vibrissas em roedores. As vibrissas de camundongos

so importantes receptores de estimulaes sensoriais do

ambiente, tais como vibrao, contato, presso e desloca-

mento. A mobilidade das vibrissas constitui um componen-

te bsico da resposta de explorao nesses animais. Tais re-

ceptores perifricos tm projees especficas para regies

corticais, onde possuem uma representao topogrfica, comreas em propores correspondentes sua importncia fun-

cional. As caractersticas antomo-funcionais das regies de

representao topogrfica dos folculos das vibrissas no cr-

tex somatossensorial de camundongos adultos variam, as-

sim, em funo da quantidade e qualidades de estimulao.

O estudo de Welker, Rao, Dorfl, Melzer & Van Der Loos

(1991) um exemplar dos estudos que analisam os substratos

neurais da experincia com estmulos sensoriais. Camun-

dongos receberam implantes de minsculas peas de metais

em um nmero restrito de vibrissas, as quais foram estimu-

ladas passivamente por pulsos de ondas eletromagnticas (40

mseg, 9-Hz) a cada 70 mseg. Os perodos de estimulao

passiva duraram 1, 2 ou 4 dias. A seguir tiveram um teste de

estimulao ativa pela exposio por 45 minutos a uma gai-

ola nova, contendo vrios pedaos de madeira. Como os

autores estavam interessados em analisar o que acontecia

nos neurnios corticais desses animais, utilizaram um

marcador radioativo de atividade e de metabolismo neuronal

que era injetado alguns minutos antes da sesso de explora-

o. Utilizaram para isso uma substncia similar glicose, a

2-Deoxi-D-Glicose (2-DG) que, embora seja captada pelas

clulas, no metabolizada e fica nelas acumulada. Essa

forma foi escolhida para detectar as alteraes na atividade

metablica neuronal durante a explorao de um ambiente

novo. Nessa situao os animais submetidos estimulaopassiva das vibrissas, em comparao com os animais-con-

trole, apresentaram menor ativao neuronal ao nvel do

crtex somatossensorial e do tronco enceflico. Ao mesmo

tempo, principalmente nas reas vizinhas s colunas corticais,

ocorreram alteraes na sntese e na liberao do GABA

(cido-gama-amino-butlico), o principal neurotransmissor

inibitrio no sistema nervoso. Esses resultados mostram que

a estimulao imposta ao organismo resultou em alteraes

de processos celulares no SNC, que so indicativas de me-

canismos que caracterizam a plasticidade neural. Ou seja, as

diferentes interaes do organismo com uma classe de even-

tos ambientais foram correlacionadas com mudanas noSNC.

Recuperao de Funo e

Leses Neurais no SNC

O SNC considerado como o produto biolgico mais

elaborado e complexo da nossa histria evolutiva. Os bilhes

de neurnios e correspondentes conexes sinpticas, asso-

ciados s clulas da glia, formam uma rede neural complexa

que faz a integrao funcional de estruturas neurais diferen-

tes e, muitas vezes, distantes (Moonen & cols., 1990). Quan-

do o crebro sofre traumatismos, causados por pancadas ou

leses decorrentes de disfunes circulatrias, como em ca-

sos de acidentes vasculares cerebrais ou de intervenes ci-

rrgicas, podem ocorrer perdas neuronais e distrbios fun-

cionais nessa rede neural. Nesses casos, as alteraes de fun-

o ocorrem no apenas nas reas diretamente afetadas, mas

tambm em outros stios neurais direta ou indiretamente

conectados a elas. Como resultado final so observados pre-

juzos comportamentais e cognitivos (Cerutti e cols., 1997;Cuello, 1997).

Por essas razes, os estudos de recuperao de fun-

o aps leses ou traumas neurais, que abordam a anlise

de casos clnicos e de modelos animais da plasticidade neural,

constituem um outro conjunto importante de investigaes

(Cuello, 1997; Finger & Almli, 1982; Geschwind, 1984;

Stein, Finger & Hart, 1983). No laboratrio, os estudos ex-

perimentais com animais que avaliam a organizao estru-

tural do SNC aps leses fornecem modelos teis para o

estudo dos mecanismos, das mudanas anatmicas e funci-

onais subjacentes recuperao de funo ( Kolb & Whishaw,

1989).

Recuperao de alteraes comportamentais induzidas

por leso no SNC

Diferentes classes de comportamento motor tm sido

analisadas no estudo da reorganizao do substrato neuroana-

tmico da recuperao comportamental aps leso no SNC.

A locomoo, por exemplo, constitui uma dessas classes

comportamentais. A organizao de padres locomotores

ocorre a partir de estmulos espaciais e proprioceptivos, que

so processados e integrados pelos dois hemisfrios cere-

brais, em reas corticais somatossensoriais e motoras bem

como em outras estruturas que compem os sistemas moto-res (medula espinhal, tronco enceflico, cerebelo, tlamo,

ncleos da base). Toda essa integrao neural envolve uma

modulao neuroqumica muito sutil com a ao de diferen-

tes neurotransmissores, dentre os quaisa dopamina tem uma

funo primordial. Um conjunto importante de neurnios

que sintetizam e liberam a dopamina encontra-se na subs-

tncia negra (SNe), uma estrutura localizada no mesenceflo.

Esses neurnios dopaminrgicos projetam-se para os ncle-

os da base e seus axnios constituem o sistema dopaminrgi-

co negroestriatal. Se houver leso na SNe em apenas um dos

hemisfrios, ocorrer um desequilbrio inter-hemisfrico na

modulao dopaminrgica da motricidade, resultando emdificuldades de locomoo e no aparecimento de um com-

portamento rotacional em torno de si mesmo, contnuo, es-

tereotipado e assimtrico. A anlise desse comportamento

rotacional induzido por leses no sistema motor tem sido

til para estudo de neuroplasticidade e, inclusive, como mo-

delo animal de patologias como a sndrome de Parkinson

(Schwarting & Huston, 1996).

Morgan, Nomikos e Huston (1991) analisaram as mudan-

as no sistema dopaminrgico negroestriatal subjacentes

recuperao da simetria do comportamento rotacional em ra-

tos induzido por leso. Usaram injeo unilateral de uma subs-

tncia que provoca a morte de neurnios dopaminrgicos do


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sistema negroestriatal. Aps as leses, foram analisadas dife-

rentes categorias de comportamento, incluindo a no ocor-

rncia, a diminuio ou a manuteno do comportamento

assimtrico durante os testes. Os animais que mostraram recu-

perao do comportamento de rotao, ou seja, a diminuio

da assimetria, reduziram o nmero de rotaes ipsilaterais

leso e, com o tempo, aumentaram o nmero de rotaes

contralaterais. A anlise histolgica usou um marcadorneuronal retrgrado (captado nos terminais das fibras pr-sin-

pticas e transportado at o corpo celular), injetado nos ncle-

os da base. Assim, foi possvel observar que os animais que

mostraram a recuperao comportamental apresentaram mai-

or nmero de clulas marcadas na SNe. Esses dados sugeri-

ram que os axnios remanescentes leso desenvolveram ra-

mificaes e estabeleceram novos contatos sinpticos, um dos

processos que caracterizam a plasticidade ps-leso. Ou seja,

aps a leso ocorreu uma recuperao comportamental

correlacionada com mecanismos celulares e processos fisio-

lgicos relacionados com a formao de novas sinapses e al-

teraes funcionais daquelas sinapses remanescentes.

Desenvolvimento, aprendizagem e correlatos

neuroanatmicos ps-leso

O desenvolvimento do sistema nervoso caracterizado

por mudanas que normalmente so consideradas como evi-

dncias da plasticidade do sistema. Durante a embriognese

so gerados nmeros excessivos de neurnios e, por isso,

uma grande parte desses eliminada por um processo de

morte celular que regulado geneticamente e que resulta

num ajuste fino da populao neuronal (Oliveira, 1999). Aps

o nascimento, ocorre a regulao da populao e da circuitaria

neuronal em momentos que so considerados perodos crti-cos no desenvolvimento. Ou seja, durante esses perodos so

definidas tanto a sobrevivncia de neurnios que estabele-

ceram contatos sinpticos eficientes quanto a manuteno

dessas sinapses. Essa regulao da circuitaria neural resulta

de uma coordenao sutil e complexa entre as atividades

dos elementos pr- e ps- sinpticos, que garantem a inte-

gridade e a plasticidade do neurnio.

Muitas vezes, o conceito de perodos crticos usado

como justificativa para a existncia de maior plasticidade

neural ou de maior capacidade de reorganizao e de recu-

perao funcional em crebros jovens, em comparao com

crebros adultos. Foi nesse sentido que Brabander, Van Edene De Bruin (1991) investigaram se haveria diferenas de

aprendizagem entre ratos que sofreram leses do crtex pr-

frontal medial no perodo neonatal ou na idade adulta. A

anlise da manuteno da funo comportamental avaliou o

comportamento de escolha entre os braos do labirinto em

T, com alternao a cada tentativa, inicialmente com um in-

tervalo de zero segundos (sem atraso) e com intervalo de 15

segundos (com atraso). Foram investigadas as mudanas

neuroanatmicas em dois sistemas neurais com conexes ao

crtex pr-frontal medial: uma projeo talmica e uma pro-

jeo de fibras dopaminrgicas (sistema dopaminrgico

meso-cortical) da rea tegmental ventral do mesencfalo.

Ambos os sistemas tm um denso padro de axnios que se

projetam para as reas pr-frontais, transmitindo informa-

es cruciais para o crtex pr-frontal. Foi usado um marca-

dor neuronal antergrado (captado ao nvel do corpo celular

e transportado pelo axnio at sua terminao pr-sinptica)

para analisar essas projees. Esse marcador foi injetado nos

ncleos neuronais cujos axnios se projetam para o crtex

pr-frontal. Aps o teste de alternao espacial com atraso,os animais foram sacrificados e os crebros foram processa-

dos para a obteno de cortes cerebrais, marcao imunohis-

toqumica e anlise de axnios dopaminrgicos.

Os ratos que sofreram leses bilaterais neonatais mos-

traram desempenho similar aos animais-controle. Ao con-

trrio, os ratos que foram lesados quando adultos mostra-

ram maior nmero de erros no teste do labirinto em T, no

alcanando ocritrio de aprendizagem. A maioria das le-

ses realizadas no perodo neonatal no apresentou uma indi-

cao morfolgica precisa, exceto como uma cicatriz, en-

quanto que todas as leses realizadas em ratos adultos, fo-

ram visveis como uma cavidade limitada por tecido glial. A

anlise morfolgica tambm no revelou perda de clulas

dopaminrgicas, tanto aps as leses neonatais, quanto na

idade adulta. Contudo, em todos os ratos com leses neona-

tais, foi observado um aumento da densidade dos axnios

dopaminrgicos em todas as camadas do crtex, acompa-

nhado por um aumento de ramificao dos axnios e uma

maior quantidade de vesculas sinpticas, em comparao

com os animais controles. O aumento dos axnios e das

vesculas pode ser uma indicao de maior atividade dopa-

minrgica ou de um acmulo de dopamina nos terminais

pr-sinpticos. Em resumo, esses dados indicam a ocorrn-

cia da plasticidade neural em dois momentos do desenvolvi-

mento ontogentico, demonstrando uma capacidade reorga-nizadora mais efetiva do sistema nervoso quando as leses

ocorreram precocemente, logo aps o nascimento.

Efeitos a longo prazo de leses neurais sobre a

interao neurnio-glia e aaprendizagem

Alm de toda a importncia da funo neuronal, deve-se

lembrar que o tecido neural constitudo de um agregado

complexo de clulas que constitui uma rede de comunica-

o entre os neurnios e a neuroglia. A literatura tem colo-

cado nfase crescente no fato de que neurnios e clulas

gliais atuam como uma unidade fisiolgica com funo fun-damental na organizao neural do comportamento. As c-

lulas gliais sempre foram consideradas elementos importan-

tes do microambiente neural por participarem em processos

durante o desenvolvimento neural e na regulao do meio

extracelular neural. Porm, apenas recentemente surgiu uma

maior compreenso das complexas interaes neurnio-

astrcito/microglia e de sua participao no desenvolvimen-

to de plasticidade de conexes sinpticas e, consequente-

mente, em processos de plasticidade neural e de aprendiza-

gem (Aldskogius & Kozlova, 1998; Cerutti & Ferrari, 1995b;

Moonen & cols, 1990; Ridel, Malhotra, Privat & Gage, 1997).

A correlao entre ativao de clulas da glia e recupe-


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rao do SNC fundamenta-se na presena de substncias

trficas na rea da leso (Cerutti & Chadi, 2000; Chadi, Cao,

Pettersson & Fuxe, 1994). As interaes astroglia/microglia

exercem papel fundamental em mecanismos trficos de

neurnios no SNC. Os neurnios que sofreram danos libe-

ram secrees que estimulam as microglias que, por sua vez,

interagem com os astrcitos e induzem a produo de outras

substncias trficas. Todas essas respostas so importantespara manter a homeostase local e garantir a sobrevivncia

do neurnio.

Nesse contexto, as funes dos astrcitos tm recebido

grande ateno (Bignami, 1984). Recentemente, Cerutti,

Ferrari & Chadi (1997) demonstraram aumento no nmero

de astrcitos, quatro meses aps a leso massiva de tecido

neural do telenceflo de pombos. Essa leso provoca perda

transitria do comportamento alimentar, associada a altera-

es imediatas na postura e no ciclo sono-viglia. Por isso,

os animais so mantidos em ambiente controlado e alimen-

tados no bico, trs vezes por dia at a recuperao de com-

portamento alimentar que ocorre cerca de um mes depois da

leso. Os pombos foram sacrificados quatro meses aps a

leso e os crebros preparados para anlise por tcnicas de

marcao imunohistoqumica. Foi observada uma maior

marcao para a protena cida fibrilar de glia (GFAP) no

tlamo (ncleo rotundus) dos animais com leso, indicando

uma significante presena de astrcitos. Inversamente, a

marcao de neurofilamentos, para identificao de neur-

nios ntegros, indicou que os animais lesados apresentaram

menor nmero de neurnios. Esse dado muito interessante

por sugerir que nesse momento, longo tempo aps a leso,

as funes de astrcitos estariam diretamente relacionadas

aos processos de plasticidade neural.

Essas anlises estendem as observaes de Cerutti e cols.(Cerutti, Cintra, Diz-Cintra & Ferrari, 1997; Cerutti &

Ferrari, 1995a) sobre a aprendizagem de discriminao dos

pombos destelencefalados. Aps a recuperao de compor-

tamento alimentar, pombos foram treinados em discrimina-

o operante sucessiva, com luz vermelha no disco correla-

cionada com reforamento em esquema de razo-varivel e

luz amarela no disco, correlacionada com extino. Os pom-

bos lesados aprenderam a discriminao operante aps um

treinamento mais longo para a aquisio da resposta de bi-

car o disco e para alcanar o critrio de estabilidade do com-

portamento discriminativo, em comparao aos pombos-

controle. Porm, na condio de reverso da discriminao,os pombos lesados no alcanaram os critrios de aprendi-

zagem e de estabilidade do comportamento discriminativo.

Esses resultados comportamentais foram correlacionados

com anlises histolgicas (com marcao de fibras mielnicas

e de corpos celulares, seguida de morfometria quantitativa

em estruturas das vias visuais) que mostraram (a) padres

anormais na orientao dos axnios (fibras neurais) e na or-

ganizao das camadas neuronais caractersticas do teto

ptico (estrutura importante para o processamento visual em

aves) e (b) uma reduco significativa no nmero de neurnios,

inversamente relacionada a um aumento no nmero de va-

sos sanguneos, observada no tlamo (ncleo rotundus, re-

gio que transmite informaes para as reas visuais do

telencfalo). Tais alteraes morfolgicas foram interpreta-

das como evidncias de mecanismos de plasticidade neural.

Diferentes mecanismos celulares esto envolvidos na ma-

nuteno do neurnio e no fortalecimento de seus contatos

sinpticos e conseqente funcionalidade. O aumento da

vascularizao possivelmente constitui um mecanismo com-pensatrio para o sistema, no sentido de garantir o supri-

mento energtico adequado para a sobrevivncia e funcio-

nalidade dos poucos neurnios restantes aps a leso.

Implicaes dos Estudos de Plasticidade Neural

De um modo geral, pode-se afirmar que a anlise da

plasticidade neural e de recuperao de funo, em suas di-

ferentes abordagens, tem sido realizada por meio de investi-

gaes que utilizam mtodos de anlise do comportamento

aprendido associados metodologia neurobiolgica, princi-

palmente de leso e/ou estimulao neural. O desenvolvi-

mento histrico desse conhecimento biomdico tem sido

claramente ligado ao uso de animais, principalmente mam-

feros e aves, na pesquisa bsica sobre aspectos plsticos do

SNC e processos biolgicos relacionados com os comporta-

mentos, aprendizagem e memria.

As ltimas quatro dcadas do sculo XX culminaram com

a chamada dcada do crebro nos anos 90 e constituem um

perodo fascinante no que concerne identificao de pro-

cessos de plasticidade neural, busca de mecanismos subja-

centes a esses processos e s interrelaes com as mudanas

comportamentais (Rosenzweig, 1996; Strumwasser, 1994).

Os avanos recentes no conhecimento da biologia molecular

tm levado a novas perspectivas em termos de controle demecanismos de plasticidade neural. O prprio conceito de

sinapse sofreu uma modificao na medida em que passou a

ser considerado como um processo de comunicao neuronal,

bidirecional e automodificvel (Jessell & Kandel, 1993). As

interaes sinpticas entre neurnios envolvem interao

eltrica e qumica complexas, que dependem do meio extra-

celular e de sistemas especiais de receptores celulares (Iz-

quierdo, 1992; Izquierdo & cols, 1999). A ativao desses

mecanismos receptores desencadeiam sistemas de sinaliza-

o intracelular, envolvendo segundo-mensageiros que po-

dem regular canais inicos, coordenar mecanismos de ativa-

o e de fosforilao de protenas e, ainda, modificar prote-nas regulatrias da transcrio gnica. A ativao de meca-

nismos de transcrio gnica e de regulao de sntese

protica vo resultar em maior disponibilidade de protenas

que sero utilizadas como o material bsico da clula. As-

sim, maior sntese proteica pode garantir mudanas estrutu-

rais de longa durao nas sinapses, contribuindo tanto para

a funo e comunicao sinptica, quanto para a organiza-

o funcional de circuitos locais. Sem dvida alguma, as

aplicaes e implicaes de todo esse conhecimento consti-

tuem desafios para todos aqueles interessados em compor-

tamento e sistema nervoso.


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Concluso

As consideraes desenvolvidas no texto e as evidncias

experimentais que as suportam indicaram que os mecanis-

mos subjacentes plasticidade neural e recuperao de

funo tm bases similares e constituem uma rea de muito

interesse para pesquisas em neurocincias e comportamen-

to.Os tipos de abordagens plasticidade neural e recupe-

rao comportamental foram discutidos pela anlise de al-

guns estudos da rea. Assim, foi possvel verificar que a busca

de correlaes entre leso no SNC, alteraes neuronais e

recuperao comportamental permitiu verificar a ocorrn-

cia de mudanas morfolgicas e funcionais das estruturas

nervosas relacionadas com o comportamento. Os estudos

referentes plasticidade neural demonstraram que o SNC

mais plstico do que se acreditava.

Ao mesmo tempo, possvel afirmar, conforme se pro-

curou exemplificar no texto, que as pesquisas nessa rea tm

produzido dados coerentes e indicativos de como o compor-

tamento pode alterar a morfologia e a funo do sistema

nervoso e vice-versa. O resultado geral um belssimo e

instigante conjunto de resultados, com possibilidades de

aplicao em diferentes aspectos clnicos comportamentais

e neurolgicos, principalmente referentes ao desenvolvimen-

to e ao envelhecimento.

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