Investigando atividade cerebral fora do laboratório

Fonte: James E. Crum II

Em algum momento ou outro, todos nós testemunhamos alguém em público fazendo algo, seja tolo ou brilhante, e se perguntou: o que está acontecendo na cabeça dessa pessoa agora? Ou, quando se trata de algumas pessoas, podemos considerar se há algo que ocorra sob seus crânios. Embora certamente não seja difícil imaginar, por exemplo, as vantagens sociais das quais se poderia beneficiar se alguém pudesse entender o funcionamento interno das mentes dos outros, é claro que não temos essa habilidade; no entanto, a ciência não precisa.

Se o público em geral foi perguntado se é possível analisar a atividade neural nos cérebros das pessoas enquanto realizam várias tarefas em um laboratório, haveria um consenso de que, sim, os neurocientistas já podem fazer isso. Na verdade, os neurocientistas têm usado a neuroimagem funcional para examinar como o cérebro humano responde a uma ampla gama de estímulos por mais de três décadas.

Os métodos de neuroimagem incluem tipicamente tomografia por emissão de positrões (PET), ressonância magnética funcional (fMRI), eletroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG) e espectroscopia funcional de infravermelho próximo (fNIRS) e, relativamente um ao outro, cada uma dessas técnicas tem vantagens e desvantagens espaciais e temporais únicas. No entanto, todos menos um desses métodos são limitados pela sua capacidade de investigar os fundamentos neurais dos processos cognitivos em situações naturalistas e da vida real: o fNIRS é a exceção e está se tornando extremamente.

fNIRS é uma técnica de imagem ótica segura e não invasiva. Não usa isótopos como PET, agentes de contato como EEG, ou campos magnéticos como fMRI; ao invés disso, é um dispositivo de cabeça relativamente pequeno, semelhante a algo comparável a um capacete de bicicleta, que os participantes usam em suas cabeças. Semelhante ao fMRI, o FNIRS mede as mudanças nas concentrações de oxigenação do sangue para indexar a atividade neural no cérebro. No entanto, fNIRS usa luz do infravermelho próximo – em vez de um campo magnético – para observar essas mudanças.

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Especificamente, os tecidos e os ossos humanos são amplamente transparentes para a luz do infravermelho próximo e, portanto, esta forma de luz é iluminada no cérebro através de fontes e coletada de detectores; uma fonte e um detector formam um canal, e fNIRS geralmente é um sistema multicanal (Bakker, Smith, Ainslie e Smith, 2012). Quando esta luz é enviada para o cérebro, parte dela é absorvida e dispersa, e alguns continuam através do cérebro desobstruídos. A intensidade da luz que o faz retornar aos detectores é utilizada para calcular as mudanças nas concentrações de hemoglobina oxigenada e desoxigenada. No entanto, vale a pena notar que fNIRS é limitado porque essa luz não pode penetrar mais do que cerca de 4cm no cérebro. O FNIRS não pode, portanto, investigar a ativação em regiões subcorticais (Lloyd-Fox, Blasi, Elwell, 2010).

O advento da utilização de espectroscopia de infravermelho próximo para avaliar a ativação funcional no cérebro humano foi há 25 anos, e houve avanços tecnológicos consideráveis ​​para os sistemas fNIRS desde o início (Ferrari & Quaresima, 2012). De particular importância é o desenvolvimento recente de dispositivos fNIRS sem bateria e com bateria. Esses sistemas permitem que os participantes realizem tarefas sem as restrições comuns a outros métodos de neuroimagem, proporcionando uma oportunidade sem precedentes para estudar a cognição de forma mais ecológica, ou seja, fora do laboratório.

O FNIRS sem fio é capaz de investigar situações difíceis de desenvolver em uma configuração de laboratório, a saber, novas tarefas abertas e, portanto, é uma técnica apropriada para explorar processos cognitivos recrutados por tais situações. Pesquisadores do University College de Londres (UCL) recentemente tentaram mostrar que o FNIRS sem fio pode avaliar os fundamentos neurais das tarefas da vida cotidiana. Por exemplo, um estudo, intitulado "Usando fNIRS sem fibras e portáteis para monitorar a atividade do cérebro em tarefas cognitivas do mundo real", foi conduzido em um ambiente naturalista – Queen Square Gardens em Londres – e exigiu que os participantes se lembrassem de responder de certas maneiras quando eles encontrou pistas sociais e não-sociais (Pinti et al., 2015). Em particular, ao encontrar um confederado (outro experimentador posicionado em vários locais), eles foram convidados a lembrar de cumprimentar a pessoa com uma colisão de punho; eles tropeçaram caixas de correio pela condição não-social.

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A memória prospectiva refere-se à nossa capacidade de lembrar de realizar uma intenção em um determinado momento no futuro, ou quando ocorre um determinado evento (McDaniel & Einstein, 2007). Assim, a memória prospectiva é recrutada ao se lembrar de cumprimentar alguém, ou uma caixa de correio, em um encontro. Além disso, recuperar uma intenção futura é amplamente auto-iniciado porque temos que decidir quando é apropriado parar nossas atividades atuais para realizar a intenção.

Para capturar isso no mundo real, o estudo pediu aos participantes que se envolvessem em uma tarefa contínua durante o tempo entre formar a intenção de cumprimentar algo e perceber essa intenção. Por exemplo, os participantes deveriam contar o número de escadas desobstruídas dos edifícios da Praça da Rainha enquanto caminhavam. O sistema fNIRS sem fio foi bem sucedido ao observar diferenças na ativação pré-frontal entre as condições sociais e não-sociais. Especificamente, as diferenças foram encontradas não só quando uma intenção foi recuperada, mas também quando estava sendo mantida durante as tarefas em andamento. Esses achados sugerem que processos cognitivos, como a memória prospectiva, podem ser estudados fora dos limites de um laboratório e que FNIRS sem fibras é um método viável de neuroimagem.

Então, o FNIRS é sem fibra no futuro da neurociência cognitiva? Em alguns aspectos, não, mas em outros, sim: estes sistemas são limitados em termos do problema científico em questão, na medida em que, por exemplo, eles não são adequados para questões relativas às regiões do cérebro subcortical; no entanto, fNIRS sem fibras apresenta uma abordagem única, e talvez mais sensível, para investigar os processos subjacentes às atividades da vida cotidiana em configurações do mundo real. Como o professor Paul Burgess, um dos principais pesquisadores do estudo acima mencionado da UCL, explicou na conferência anual da British Neuropsychological Society em 17 de março de 2017: "Se você estiver estudando esses tipos de processos, [fNIRS] é praticamente feito sob medida."

As futuras aplicações de fNIRS sem fibras são extensas. Os engenheiros continuarão a melhorar e aperfeiçoar o equipamento FNIRS, e esses avanços tecnológicos permitirão que os pesquisadores estudem o cérebro em um conjunto diversificado de contextos no mundo natural. Imagine explorar o que está acontecendo no cérebro de um cérebro enquanto faz uma cirurgia no cérebro. As interações sociais entre grupos de pessoas poderiam ser exploradas – situações nas quais vários dispositivos fNIRS são usados ​​nos participantes. As perspectivas de investigar a atividade neural em atletas, pilotos, astronautas e assim por diante também são promissoras. O que é mais é que a ciência clínica é talvez o campo em que os participantes se beneficiem mais com a FNIRS, a saber, os neuropsicólogos podem usar esse método para estudar a eficácia das intervenções de neurorehabilitação.

Assim, estudos futuros irão ajudar a estabelecer o FNIRS sem fio como um método válido para explorar processos cognitivos complexos no mundo natural. Estamos realmente um passo a mais perto de entender o que está acontecendo na cabeça das pessoas, por assim dizer, e parece que pode haver uma resposta para o chamado para uma psicologia mais ecológica (Neisser, 1976).