A compreensão dos níveis de processamento é fundamental para entender os cada vez mais complexos mecanismos da neuroanatomia. Esses níveis representam diferentes estágios de complexidade no processamento da informação pelo sistema nervoso, desde circuitos neurais básicos até estruturas cerebrais mais elaboradas. Ao explorar esses níveis, os neurocientistas podem ganhar insights cruciais sobre como o cérebro opera e como ele coordena uma variedade de funções cognitivas e comportamentais. Neste texto, damos continuidade à Série de Neuroanatomia acompanhando o bloco Neurociência na Veia, do canal Nada Trivial de Carla Tieppo, destacando sua importância e como eles moldam nossa compreensão da neuroanatomia.

Circuitos neurais básicos

Os circuitos neurais básicos representam os blocos de construção fundamentais do sistema nervoso, sendo compostos por apenas dois neurônios interconectados. Esses circuitos são responsáveis por coordenar respostas simples e rápidas a estímulos ambientais, exemplificados pelos reflexos básicos. 

Na medula espinhal e no tronco encefálico, esses circuitos neurais estão organizados de maneira altamente eficiente para facilitar a transmissão rápida de informações sensoriais e a geração de respostas motoras adequadas. Na medula espinhal, por exemplo, os reflexos mais simples, como o reflexo de retirada da mão ao tocar um objeto quente, são coordenados por circuitos neurais locais. Esses circuitos permitem uma resposta rápida e automática, sem a necessidade de processamento consciente no cérebro.

Já no tronco encefálico, encontramos circuitos neurais responsáveis por funções vitais, como controle da respiração e do ritmo cardíaco. A organização desses circuitos no tronco encefálico reflete a importância de garantir a sobrevivência do organismo ao responder rapidamente a estímulos potencialmente perigosos ou desafiadores.

Em ambas as estruturas essas simples sinapses podem ainda se desdobrar e na verdade formarem circuitos mais complexos, seja por meio de interneurônios, ou ainda mais conexões complexas com neurônios ascendentes para níveis mais superiores de processamento.

Diferenças no nível de processamento

Ao comparar a medula espinhal e o tronco encefálico em termos de processamento de informação, torna-se evidente uma diferença significativa em complexidade e funcionalidade, que só se evidencia ainda mais em níveis mais superiores do processamento.

A medula espinhal atua principalmente como um centro de processamento de informações sensoriais e motoras de forma direta e rápida. Ela coordena reflexos simples e respostas automáticas a estímulos ambientais, sem a necessidade de intervenção consciente do cérebro, apesar de essa também se tornar presente com as projeções ascendentes mencionadas.

Por outro lado, o tronco encefálico é uma região do sistema nervoso central que abriga uma variedade de núcleos, que são agrupamentos de corpos neuronais responsáveis por funções vitais e comportamentos mais elaborados. Esses núcleos desempenham um papel fundamental na coordenação de atividades autônomas, como respiração, ritmo cardíaco e controle dos músculos involuntários, além de estar envolvidos em processos cognitivos e emocionais mais complexos. A presença desses núcleos no tronco encefálico permite uma coordenação mais elaborada de comportamentos em resposta a estímulos variados, garantindo a homeostase do organismo e a adaptação a mudanças no ambiente. 

Níveis superiores de processamento

À medida que avançamos nos níveis de processamento no sistema nervoso, nos deparamos com uma progressão que culmina na formação do córtex cerebral, também o principal componente da massa cinzenta encefálica. O córtex é uma estrutura altamente complexa que desempenha um papel central no processamento de informações sensoriais, motoras e cognitivas, além de estar intimamente envolvido na regulação de emoções e comportamentos.

Uma das características mais marcantes do córtex é a sua interconexão extensa e intricada com diferentes aspectos do funcionamento do organismo. Os sentidos, como visão, audição, olfato, paladar e tato, têm representações específicas no córtex, permitindo a percepção e a interpretação consciente do ambiente ao nosso redor.

Além disso, o córtex está envolvido na integração de informações provenientes de diferentes fontes, incluindo hormônios circulantes, experiências passadas, memórias armazenadas e estados emocionais. Essa interconexão entre aspectos sensoriais, hormonais, cognitivos e emocionais permite uma resposta adaptativa e coordenada a estímulos variados e complexos.

Por exemplo, quando nos deparamos com uma situação de perigo, como um animal selvagem se aproximando, o córtex integra informações sensoriais sobre a aparência e o som do animal, memórias passadas de encontros similares, bem como respostas emocionais de medo ou ansiedade. Essa integração permite a avaliação rápida da situação e a adoção de medidas de autopreservação apropriadas, como fugir ou se defender.

De maneira geral, os níveis superiores de processamento no sistema nervoso, representados pelo córtex cerebral, são caracterizados por uma interconexão complexa e multifacetada entre diferentes aspectos do funcionamento do organismo. Essa interconexão permite uma adaptação flexível e coordenada a estímulos ambientais variados, demonstrando a incrível capacidade do cérebro humano em processar e responder a informações de maneira eficaz.

Hierarquia de áreas cerebrais

Também no córtex há uma hierarquização funcional que reflete a complexidade crescente das funções cerebrais associadas a comportamentos complexos. Essa hierarquia é composta por áreas primárias, secundárias e terciárias, cada uma desempenhando um papel específico no processamento e na integração de informações.

As áreas cerebrais primárias são responsáveis pelo processamento de informações sensoriais e motoras básicas. Por exemplo, o córtex sensorial primário recebe informações sensoriais dos receptores sensoriais periféricos, como os receptores de toque na pele ou os receptores de som no ouvido. Da mesma forma, o córtex motor primário está envolvido na geração e controle de movimentos voluntários do corpo. Essas áreas primárias fornecem uma representação somatotópica precisa do corpo e desempenham um papel fundamental na percepção e na ação.

As áreas cerebrais secundárias representam uma camada adicional de processamento e integração de informações. Essas áreas recebem projeções das áreas primárias e estão envolvidas em funções mais complexas, como reconhecimento de padrões, associação de informações e coordenação de respostas comportamentais. Por exemplo, o córtex visual secundário está envolvido no reconhecimento de objetos e faces, enquanto o córtex pré-frontal secundário está envolvido no planejamento e na tomada de decisões.

Por fim, as áreas cerebrais terciárias representam o nível mais alto de processamento e integração de informações no cérebro. Essas áreas estão envolvidas em funções cognitivas superiores, como linguagem, memória, atenção e raciocínio abstrato. Por exemplo, o córtex pré-frontal terciário desempenha um papel crucial na regulação do comportamento e na tomada de decisões complexas, enquanto o córtex temporal terciário está envolvido na compreensão da linguagem e na formação de memórias de longo prazo.

Assim como no resto do sistema nervoso, a hierarquia de áreas cerebrais no cérebro humano reflete a complexidade crescente das funções cerebrais associadas a comportamentos complexos. Desde as áreas primárias, responsáveis pelo processamento de informações sensoriais e motoras básicas, até as áreas terciárias, envolvidas em funções cognitivas superiores, o cérebro humano demonstra uma incrível capacidade de processar e integrar informações de maneira eficaz para suportar uma ampla gama de comportamentos e habilidades.

Cérebro Trino: um conceito histórico

O conceito do cérebro trino, proposto por Paul MacLean na década de 1960, foi uma tentativa pioneira de explicar a complexidade do cérebro humano por meio de uma estrutura tripartida. MacLean sugeriu que o cérebro humano é composto por três áreas principais: o cérebro reptiliano, o sistema límbico e o neocórtex.

O cérebro reptiliano, de acordo com essa teoria, seria responsável por funções primitivas e instintivas, como a busca por comida, defesa territorial e reprodução. O sistema límbico, por sua vez, estaria envolvido em processos emocionais e motivacionais, bem como na formação de memórias emocionais. Por fim, o neocórtex seria responsável por funções cognitivas superiores, como linguagem, raciocínio abstrato e tomada de decisões.

Apesar de sua relevância histórica e influência inicial na neurociência, o conceito do cérebro trino tem sido cada vez mais questionado devido à falta de sustentação científica atual. Estudos mais recentes demonstraram que a divisão do cérebro em três áreas distintas não reflete com precisão a complexidade e a interconexão das estruturas cerebrais. Em vez disso, o cérebro é agora entendido como um sistema altamente integrado, no qual diferentes áreas colaboram entre si para produzir comportamentos e funções cognitivas.

Essa mudança de perspectiva destacou a necessidade de uma abordagem mais holística para o estudo do cérebro, que reconheça a interdependência e a plasticidade das estruturas cerebrais. Embora o conceito do cérebro trino tenha desempenhado um papel importante no desenvolvimento inicial da neurociência, sua relevância científica diminuiu à luz das descobertas mais recentes sobre a complexidade do cérebro humano.

Reflexão e perspectivas

Ao compreendermos esses níveis de processamento, podemos desvendar os mecanismos subjacentes a uma variedade de processos mentais e comportamentais, contribuindo para avanços significativos na neuroanatomia e na neurociência como um todo.

Perspectivas futuras na pesquisa neurocientífica apontam para uma maior integração de abordagens multidisciplinares, que combinem técnicas de imagem cerebral avançadas, como ressonância magnética funcional (fMRI) e eletroencefalografia (EEG), com métodos de modelagem computacional e estudos de genética e epigenética. Essa abordagem integrada permitirá uma compreensão mais completa dos processos neurais subjacentes a diversas funções cerebrais, bem como o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para distúrbios neurológicos e psiquiátricos.