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Uma Introdução à Neurociência Comportamental
 
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Uma Introdução à Neurociência Comportamental

Overview

A neurociência comportamental é o estudo de como o sistema nervoso orienta o comportamento, e como as diversas áreas funcionais e redes dentro do cérebro se correlacionam com comportamentos específicos e estados da doença. Pesquisadores deste campo utilizam uma ampla variedade de métodos experimentais que vão desde técnicas complexas de treinamento animal até experimentos de imagem sofisticados em seres humanos.

Este vídeo primeiro oferece uma visão geral histórica de alguns dos principais marcos que levam à nossa compreensão atual do controle do cérebro sobre o comportamento. Em seguida, algumas das perguntas fundamentais feitas pelos neurocientistas comportamentais são apresentadas, que envolvem todos o estudo de correlações neurais, ou regiões cerebrais específicas cuja ativação é responsável por uma determinada função. Em seguida, métodos proeminentes utilizados para responder a essas perguntas são revisados tanto para sujeitos humanos quanto animais, como condicionamento operante e neuroimagem funcional. Finalmente, são apresentadas aplicações experimentais dessas técnicas, incluindo o treinamento animal usando uma caixa de Esfolador, e o uso de eletroencefalografia para investigar doenças neurológicas humanas.

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Neurociência comportamental é o estudo de como o sistema nervoso orienta o comportamento em humanos e animais. Pesquisadores deste campo utilizam uma variedade de métodos, desde técnicas de treinamento animal até experimentos de neuroimagem, para estudar como as áreas funcionais e redes do cérebro se correlacionam com comportamentos específicos e estados relacionados à doença.

Este vídeo revisará um breve histórico de neurociência comportamental, revisará as principais perguntas feitas pelos pesquisadores neste campo, revisará alguns dos métodos proeminentes usados para responder a essas perguntas e fornecerá um vislumbre dos tipos de experimentos realizados em laboratórios de neurociência comportamental hoje.

Vamos começar com uma visão geral de alguns dos principais marcos da história da neurociência comportamental. Na Grécia antiga, Hipócrates e seus seguidores foram os primeiros a acreditar que o cérebro controlava o pensamento humano.

Então, em 1662, René Descartes desenvolveu um dos primeiros modelos para descrever como o cérebro controla o comportamento - ele especulou que a alma controlava o corpo através da glândula pineal.

Os séculos seguintes produziram muitas evidências de que Descartes estava errado. Por exemplo, em 1848, o capataz da ferrovia Phineas Gage se envolveu em um acidente que levou uma barra de ferro através de seu crânio. Ele viveu, mas exibiu severas mudanças de personalidade, demonstrando que o dano ao lobo frontal tem um profundo impacto no comportamento.

Então, no final do século XIX, Paul Broca e Carl Wernicke estudaram pacientes que perderam sua capacidade de ler e/ou falar, e descobriram áreas do cérebro responsáveis pela linguagem, agora conhecidas como áreas de Broca e Wernicke.

Mais tarde, em 1890, William James declarou que a psicologia deveria ser estudada via biologia, e muitas descobertas importantes na modificação comportamental se seguiram. Na década de 1930, seguindo o conselho de James, BF Skinner desenvolveu um aparelho chamado caixa skinner, que ainda é usado para estudar como punição e recompensa podem reforçar o comportamento em animais.

Então, no final da década de 1900, técnicas avançadas de neuroimagem tornaram-se disponíveis, como ressonância magnética, ou ressonância magnética. Em 1990, Seiji Ogawa desenvolveu o método agora usado para ressonância magnética funcional, que revolucionou o campo da neurociência ao permitir que os pesquisadores visualizassem a atividade cerebral ao longo do tempo durante tarefas cognitivas simples.

Agora que discutimos alguns dos principais eventos da história da neurociência comportamental, vamos rever algumas das perguntas fundamentais feitas pelas pessoas que a neurobiologia do comportamento hoje. Todas essas questões envolvem o estudo de correlações neurais, ou regiões cerebrais específicas cuja ativação é responsável por uma determinada função.

Por exemplo, um cientista interessado no controle do sistema nervoso do movimento pode investigar os mecanismos que controlam o equilíbrio e a coordenação. Embora tenha sido estabelecido que essas funções mapeiam para o córtex motor primário, córtex pré-motor, cerebelo e a substantia nigra, os cientistas ainda estão investigando como os circuitos dentro e entre cada região permitem a locomoção.

Alternativamente, os pesquisadores podem investigar como o sistema nervoso avalia estímulos e orienta o comportamento com base nesses estímulos. Aqui, os pesquisadores podem perguntar como diferentes tipos de recompensa podem impactar o comportamento animal. Entender quando e por que certas recompensas são motivadoras pode nos ajudar a resolver problemas como o vício. Correlações neurais para motivação e recompensa são o sistema límbico e a área tegmental ventral.

Outros neurocientistas comportamentais estudam como o sistema nervoso permite a aprendizagem e a formação da memória. Por exemplo, pode-se investigar como o cérebro cria e retém memórias relacionadas a estímulos temerosos, o que é importante para o tratamento de transtornos de estresse pós-traumático. Essas funções geralmente mapeiam para o hipocampo e a amígdala.

Perguntas-chave adicionais se concentram em processos cognitivos mais elevados, como reconhecimento facial. Aqui, um pesquisador pode investigar como um sujeito responde a rostos familiares versus novos. Em humanos, uma correlação neural específica para reconhecimento facial é a área facial fusiforme no giro fusiforme.

Agora que passamos por algumas das principais perguntas feitas por neurocientistas comportamentais, vamos nos aprofundar em alguns dos métodos proeminentes usados ao tentar respondê-los. Muitas abordagens nesse campo envolvem experimentos comportamentais em animais, que são realizados após a manipulação de determinadas regiões cerebrais, a fim de estudar a ligação entre neurobiologia e comportamento.

Processos como locomoção podem ser estudados em animais usando equipamentos especializados como o rotarod, que é uma vara giratória que exige que o animal se mova continuamente para evitar cair, ou câmaras que requerem que o animal busque comida para testar a destreza.

Métodos que envolvem modificação comportamental incluem condicionamento operante, e podem utilizar a caixa skinner para experimentos de autoadministração envolvendo estímulos gratificantes ou aversivos, como alimentos ou drogas.

Métodos para investigar o aprendizado e a memória muitas vezes utilizam labirintos, como desenhos de t-arm ou morris, nos quais os animais têm que encontrar, e então lembrar, o caminho para sair do aparelho.

À medida que a complexidade do comportamento sob investigação aumenta, também aumenta a necessidade de seres humanos. Por exemplo, estudar processos cognitivos mais elevados, como a linguagem, pode envolver métodos que medem a atividade neural através do couro cabeludo, como a eletroencefalografia, que pode ser aplicada como um sujeito realiza uma tarefa cognitiva específica.

Métodos funcionais de imagem também são usados para estudar a cognição humana, como ressonância magnética funcional ou ressonância magnética. Este método mede um sinal, que está correlacionado ao fluxo sanguíneo, e pode, por sua vez, estar ligado à ativação neuronal baseada em tarefas, resultando em um mapa estatístico de regiões cerebrais ativas.

Agora que superamos alguns dos métodos proeminentes da neurociência comportamental, vamos dar uma olhada em algumas aplicações dessas técnicas.

Neste experimento, um rato é ensinado que pressionar repetidamente uma alavanca em uma caixa de Esfolador resultará em uma recompensa alimentar. O animal é então tratado com substâncias neuroativas, como a leptina hormonal, para avaliar como as mudanças resultantes na atividade cerebral influenciam a motivação para a obtenção de alimentos.

Em humanos, a ressonância magnética funcional é frequentemente usada para estudar processos cognitivos mais elevados, como a tomada de decisões. Neste estudo, os participantes foram convidados a decidir se um padrão de pontos está se movendo rapidamente ou lentamente durante uma varredura de ressonância magnética.

A eletroencefalografia, ou EEG, é uma técnica não invasiva que pode ser usada para estudar estados da doença, como demência e doença de Alzheimer. Para esses experimentos, os participantes usam eletrodos não invasivos no couro cabeludo que medem a atividade elétrica do cérebro como função. A análise pode revelar padrões anormais correlacionados com doenças neurológicas ou psiquiátricas.

Você acabou de assistir a introdução de JoVE à neurociência comportamental. Revisamos uma breve história deste campo de estudo, revisamos algumas perguntas-chave, discutimos alguns métodos proeminentes usados para responder a essas perguntas e examinamos alguma aplicação específica desses métodos.

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