A conectividade do cerebelo semelhante ao primata torna os papagaios mais inteligentes

Circuitos cerebro-cerebelares extraordinários estão ligados à inteligência dos papagaios.

Pela primeira vez, os neurocientistas identificaram que a conectividade primata entre o cerebelo (latim para “cérebro pequeno”) e o cérebro podem estar ligados a inteligência aviária superior e habilidades cognitivas complexas em psitacídeos.

O que torna essa descoberta no reino animal especialmente significativa é que obter um melhor entendimento de como a conectividade cerebro-cerebelar funciona em pássaros e primatas poderia nos ajudar a entender melhor os fundamentos neurais da inteligência humana.

Caminhos cortico-cerebelares em aves e mamíferos. Nos mamíferos, as entradas do córtex para o cerebelo são encaminhadas através dos núcleos pontinos. Nas aves, os inputs do telencéfalo ao cerebelo são também encaminhados através de dois núcleos na base da ponte (núcleos pontino medial e lateral, PM e PL), mas também através de um núcleo adicional no pretecto, os núcleos espiriformes mediais (SpM) .

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Fonte: Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew N. Iwaniuk, Douglas R. Wylie (2018) em Relatórios Científicos / Creative Commons 4.0

Este artigo, “Papagaios evoluíram como um circuito cerebelo-mesencéfalo-mesencefálico semelhante ao primata”, foi publicado em 2 de julho na Scientific Reports . Cristián Gutiérrez-Ibáñez, professor de psicologia na Universidade de Alberta, foi o primeiro autor deste artigo. Para este estudo, Gutiérrez colaborou com Douglas Wylie, que lidera o “Bird Brains Lab”, baseado na neurociência, com o coautor Andrew Iwaniuk, do Centro Canadense de Neurociência Comportamental da Universidade de Lethbridge (CCBN).

Um achado chave desta pesquisa é que a via telencéfala-SpM-cerebelar em papagaios pode desempenhar um papel muito semelhante à via cortico-ponto-cerebelar dos primatas em termos de controle de habilidades motoras afinadas e facilitação de certos processos cognitivos.

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Para este estudo, a equipe canadense teve acesso à maior coleção de cérebros de aves do mundo. Depois de comparar as diferenças anatômicas na estrutura cerebral de 98 tipos diferentes de aves, os pesquisadores descobriram que uma pequena região do cérebro que conecta o cerebelo ao córtex cerebral de aves (chamada de “núcleo espiriforme medial”) era muito maior em papagaios.

“Uma área do cérebro que desempenha um papel importante na inteligência dos primatas é chamada de núcleo pontino, essa estrutura transfere informações entre as duas maiores áreas do cérebro, o córtex e o cerebelo, que permitem processamento de ordem superior e comportamento mais sofisticado. Gutiérrez disse em um comunicado. “Em humanos e primatas, os núcleos pontinos são grandes em comparação com outros mamíferos. Isso faz sentido, dadas nossas habilidades cognitivas ”.

A região de SpM desempenha a mesma função em aves que a região dos núcleos pontinos realiza em primatas, que é a circulação de informações entre o cerebelo e o córtex cerebral do cérebro. “Esse laço entre o córtex e o cerebelo é importante para o planejamento e a execução de comportamentos sofisticados”, disse Doug Wylie em um comunicado.

“Independentemente, os papagaios desenvolveram uma área alargada que conecta o córtex e o cerebelo, semelhante aos primatas”, disse Gutiérrez. “Este é outro exemplo fascinante de convergência entre papagaios e primatas. Começa com comportamentos sofisticados, como uso de ferramentas e autoconsciência, e também pode ser visto no cérebro. Quanto mais olhamos para o cérebro, mais similaridades vemos. Isso pode ser uma excelente maneira de estudar como ocorre o processo semelhante, baseado na pontina, em humanos ”, concluiu Gutiérrez. “Isso pode nos dar uma maneira de entender melhor como nossos cérebros humanos funcionam.”

“Tudo o que o Cerebelo está fazendo, está fazendo muito disso.”

Para a maioria das pessoas, aprender que a inteligência dos papagaios pode estar ligada à conectividade primata entre o cérebro e o cerebelo provavelmente não foi um momento de cair o queixo, “uau!”. Mas, para mim, aprender essa informação quase me fez cair da cadeira.

Em 2005, meu falecido pai, Richard Bergland (1932-2007) e eu criamos um novo modelo radical de cérebro dividido que chamamos de “cérebro para baixo” que colocou a conectividade estrutural e funcional entre o cerebelo e o cérebro no centro das atenções. (Para mais informações, “O Raciocínio: uma hipótese em constante mudança”)

Este diagrama ilustra as primeiras encarnações do “Bergland Split-Brain Model” e descreve várias contribuições hipotéticas do cérebro e do cerebelo durante a interação cerebro-cerebelar. (Da p. 81 do Caminho do Atleta)

Fonte: Foto e Ilustração de Christopher Bergland (Circa 2007)

Meu pai era neurocirurgião, neurocientista e autor de The Fabric of Mind (Viking). Sempre que discutíamos o funcionamento interno do cérebro, meu pai gritava: “ Não sabemos exatamente o que o cerebelo está fazendo. Mas o que quer que esteja fazendo, está fazendo muito disso. ”

No início do século 21, havia apenas um punhado de neurocientistas que especulavam que o cerebelo estava envolvido em qualquer tipo de processo cognitivo de ordem superior. Meu pai era um deles. Na época, a maioria dos especialistas achava que o cerebelo era responsável apenas por funções motoras “não-pensantes”, como o ajuste fino da coordenação muscular e a orquestração do tempo preciso dos movimentos físicos. Como minha formação é em esportes profissionais, o cerebelo sempre foi de particular interesse para mim. O “pequeno cérebro” facilita o que chamo de “superfluidez” e é central para o desempenho atlético máximo.

Infelizmente, quando publiquei nosso modelo radical de “cérebro para cima” há uma década, em The Athlete’s Way: Sweat and the Biology of Bliss (St. Martin’s Press), o conceito foi completamente rejeitado pelo establishment médico e não conseguiu despertar a curiosidade dos leitores em geral. O livro foi um fracasso. Dito isso, eu gostaria de pensar que papai e eu estávamos à frente do nosso tempo … Com base na onda de pesquisas sobre o cerebelo, estou otimista de que, em algum momento deste século, o cerebelo terá finalmente o reconhecimento e a gratidão que merece.

Depois da morte de meu pai em 2007, fiz uma promessa de manter as minhas antenas preparadas para qualquer nova pesquisa do cerebelo em homenagem ao trabalho de sua vida. E que eu faria o meu melhor como leigo para ajudar a avançar nossa compreensão de como o cerebelo funciona e continuar a compartilhar essas informações com os leitores do dia-a-dia.

Um dia em 2009, com o cerebelo em minha mente, eu tive um Eureka! momento em que eu estava caminhando para casa do ginásio e esbarrou em um amigo meu chamado Maria, que é um poeta. Quando estávamos discutindo a possível ligação entre o exercício aeróbico e o pensamento criativo, ela disse: ” Sempre que começo a mover meus braços e pernas para trás e para frente no aparelho elíptico, a poesia me derrama “.

No momento em que Maria proferiu essas palavras, uma imagem de todos os quatro hemisférios cerebrais interagindo como um “loop infinito de 8 infinitos” surgiu em minha mente. Então, eu corri para casa e tentei obter uma representação artística desses feedforward e feedback em papel, o mais rápido que pude. Essa tentativa precipitada resultou no arranhão de frango colorido exibido no mapa do cérebro abaixo. (Para mais informações, veja “Eureka! Desconstruindo a Mecânica do Cérebro dos Momentos de Aha!”)

Este esboço ilustra uma versão atualizada do modelo original do cérebro dividido, que Christopher Bergland criou com seu pai.

Fonte: Foto e Ilustração de Christopher Bergland (Circa 2009)

O amarelo e verde “super 8” com setas bidirecionais na figura “preenchendo as lacunas entre os quatro hemisférios cerebrais” representa feedback e interação direta entre várias regiões de ambos os hemisférios cerebrais e ambos os hemisférios cerebelares. Como você pode ver, eu coloquialmente me refiro ao mesencéfalo como “a ponte” que conecta o cérebro e o cerebelo. Depois de ler o último artigo de Gutiérrez-Ibáñez et al., Sei que essa área é tecnicamente chamada de “núcleos pontinos” em mamíferos e primatas.

Quando eu desenhei o mapa do cérebro acima em 2009, eu não tinha conhecimento da inovadora pesquisa baseada em ataxia de Jeremy Schmahmann sobre o cerebelo no Hospital Universitário da Harvard Medical School. Nos últimos anos, tive a sorte de me comunicar com Schmahmann regularmente e perceber agora que pioneiro cerebelo ele é desde o final do século 20. (Para mais veja seus documentos de referência, “O Sistema Cerebrocerebelar” (1997) e “Dismetria do Pensamento: Consequências Clínicas da Disfunção Cerebelar na Cognição e Afeto.” (1998))

Como não sou neurocientista, o esquema do mapa rudimentar cerebro-cerebelar acima foi inspirado principalmente por pensar muito sobre um possível vínculo entre o cerebelo e a cognição com base em conversas inspiradoras com meu pai.

Na última década, estive à procura de evidências empíricas e pesquisas baseadas em neurociência que me ajudariam a entender melhor e a comunicar o significado desse mapa, que eu desenhei por capricho. Basta dizer que, quando li sobre as pesquisas mais recentes do “Laboratório de Cérebros de Pássaros” e vi suas ilustrações de conectividade cortico-cerebelar em primatas e pássaros, eu estava na lua.

Ainda temos um longo caminho a percorrer antes de realmente sabermos “o que o cerebelo está fazendo”. Felizmente, pesquisas pioneiras como o novo estudo sobre uma conexão cerebelar à inteligência dos papagaios por Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew Iwaniuk e Douglas Wylie nos aproxima um passo para resolver este enigma.

Referências

Cristián Gutiérrez-Ibáñez, Andrew N. Iwaniuk e Douglas R. Wylie. “Papagaios evoluíram como um Circuito Cerebelar Mesencéfalo-Telencéfalo Primata.” Relatórios Científicos (Primeira publicação: 2 de julho de 2018) DOI: 10.1038 / s41598-018-28301-4

Jeremy D. Schmahmann e Deepak N.Pandyat. “O Sistema Cerebrocerebelar.” (1997) Revista Internacional de Neurobiologia DOI: 10.1016 / S0074-7742 (08) 60346-3

Jeremy D. Schmahmann. “Dismetria do Pensamento: Conseqüências Clínicas da Disfunção Cerebelar na Cognição e no Afeto.” (1998) Tendências em Ciências Cognitivas DOI: 10.1016 / S1364-6613 (98) 01218-2