Contributo das

Neurociências para a

Educação:porque pensamos com o cérebro

Evolução das imagens de Frenologia: 1800, 1820, 1860

A Frenologia actual

O mapeamento das localizações funcionais tem sido feito fundamentalmente por dois métodos:1. Estudo das consequências

de lesões cerebrais2. Imagiologia funcional

Alexander Romanovich Luria (1902-1977).

1. Estudo das consequências de lesões cerebrais

O PACIENTE H.M.

H.M. had been left with profound anterograde amnesia and partial retrograde amnesia. To this day, he has no memory of anything that has happened since he underwent surgery, and cannot acquire new factual knowledge about the world around him. He is unable to retain any kind of new information for more than several minutes. He would be seen re-reading the same magazine over and over again, without ever remembering that he had read it before. And he cannot remember much of what happened in the decade prior to his surgery.

1. Estudo das consequências de lesões cerebrais

O CASO DE PHINEAS GAGE

1. Estudo das consequências de lesões cerebrais

2. Imagiologia funcional

PET scan of an Alzheimer disease brain (right) and normal brain (left).

Pet Scan

2. Imagiologia funcional

Increased brain activity patterns in depression. These brain scans show the metabolic activity that can be generated in the brain during hypomanic or manic phases of bipolar affective disorder. Red indicates the highest levels of metabolism followed by yellow, green and blue.

Pet Scan

2. Imagiologia funcional

An fMRI scan of the brain, showing hearing and seeing areas.Oxford Centre for Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain

fMRI

2. Imagiologia funcional

fMRI

Visual field stimulation

2. Imagiologia funcional

Activação pela mímica facial

em pessoas com Autismo

fMRI pessoas sem perturbação (A) e em

pessoas com autismo (B), durante o

reconhecimento de faces

(encarnado/amarelo) e o reconhecimento de

objectos (azul). As setas amarelas apontam

a circunvalação fusiforme

(Schultz et al. 2002)

A B

Controlo Autismo

2. Imagiologia funcional

Complex networks. (A–C) Some real systems can be abstractly represented by networks. The components of the system

are replaced by nodes and their channels of interaction by links. Networks are mathematically encoded into adjacency

matrices for their statistical analysis. (D) The nodes of a network often form densely interconnected modules, which can group

together to form larger modules and hierarchies. (E) Given a network with modular organization its nodes can take different

positions. These can be characterized by two parameters: (i) the global importance of the node or hubness, and (ii) the

dispersion of the links of the node throughout the modules, referred as node’s participation.

Zamora-López G, Zhou G and Kurths J. Exploring brain function from anatomical connectivity :Front. Neurosci., 21 June 2011

Segregation and integration of multisensory information. (A) Cortico-cortical networks are organized into

modules composed of areas devoted to the processing of information of one modality. This modular

organization permits the brain to handle information of different modalities in parallel, at the same time by

different regions. (B) At the cortical surface modaly related areas are found close to each other, as illustrated

by the distribution of visual (yellow), auditory (red), somatosensory-motor (green), and frontolimbic (blue)

areas in the cortex of cats. (C) Cortical hubs form a central module at the top of the cortical hierarchy, which is

capable of integrating multisensory information as the coordinated activity of the hubs. (D) This module can

only be detected by connectivity analysis because cortical hubs are dispersed throughout the cortical surface.

Zamora-López G, Zhou G and Kurths J. Exploring brain function from anatomical connectivity :Front. Neurosci., 21 June 2011

As estruturas neuronais e as relações entre elas

evoluem ao longo dos primeiros anos de vida num

processo que chamamos de neurodesenvolvimento

O desenvolvimento do Sistema Nervoso Central processa-se a partir de uma determinante genética, em interacção com a envolvente biológica e com as

experiências percebidas a partir da envolvente.

A maturação do Sistema Nervoso depende de um

equilíbrio crítico entre plasticidade e estabilidade

O Sistema Nervoso tem de ser

suficientemente plástico para integrar novas experiências (aprender);

tem de ser suficientemente estável para as reter (usar o que aprendeu)

Estabilidade

Plasticidade

Idade

Pro

cess

o

neu

ron

al

e co

mp

ort

am

enta

l

Existem janelas temporais em que determinadasaprendizagens ocorrem com mais facilidade.

Fora dessas “janelas” as aprendizagens são muitomais difíceis.

As Perturbações do neurodesenvolvimento

resultam em alterações do funcionamento cerebral

As dificuldades de aprendizagem são frequentemente consequentes a perturbações do

(neuro)desenvolvimento.

Perturbações do Desenvolvimento

0 3 6 9 12 14 16 18

Idade (anos)

Perturbações da Personalidade

Depressão / Ansiedade

Perturbação Bipolar

Consumo de Substâncias

A idade de aparecimento e a evolução dos sintomas são determinantes no diagnóstico

As alterações do (neuro)desenvolvimento são “pervasivas” (manifestam-se e invadem todas as áreas da vida).

A sintomatologia das perturbações do desenvolvimento evolui e modifica-se num “contínuo”; nas perturbações reactivas é possível indicar, com frequência um “antes”

e um “depois”.

O facto de determinada perturbação só se manifestar meses ou anos depois do nascimento não exclui o facto de poder ser uma perturbação do desenvolvimento.

O conceito “atraso do desenvolvimento” é perigoso, na medida em que pressupõe que se se esperar tempo suficiente, aquela criança poderá adquirir, mais tarde ou

mais cedo, competências equivalentes às de qualquer outra.

De

sen

volv

ime

nto

Idade

Atraso

Nas “dificuldades de aprendizagem” há que identificar as áreas de dificuldade e as áreas de

competência, com o objectivo de:

Potenciar as competências

Contornar as dificuldades

Orientar o ensino em função das competências, não em função das dificuldades

Dois exemplos:

“a Atenção”

“a Memória”

Seleccionar adequadamente o objecto ou assunto a prestar atenção.

Inibir a informação não relevante.

Manter a atenção por tempo adequado.

Mecanismos da Atenção

Para controlar a atenção é necessário ter

a capacidade de:

Estímulos

Estímulos

Atenção

Estímulos

Atenção

A selecção é feita por

Mecanismos externos (controlo externo)

Mecanismos internos(controlo interno)

InteresseCuriosidadeVontade

SaliênciaSurpresaTemporalidade

Foco

A Dopamina controla de forma selectiva as

aferências para o sistema anterior da atenção

Posterior parietal cortex

Área tegmental ventral

Dopamina

Cortex PréFrontal

circunvalação do corpo

caloso, p. anterior

(GCA)

Noradrenalina aumenta a

relação sinal-ruído nas células

alvo através da inibição da

frequência de descarga basal

dos neurónios.Locus coeruleus

Noradrenalina

Cortex Parietal Posterior

Orientação

Vigília

Adaptado de:Rita Carter 1999: Mapping the MindEINAQ (European Interdisciplinary Network for ADHD Quality Assurance) after Himelstein et al 2001

Estímulos

Atenção

Memorização

O processo de atenção será facilitado se a informação a reter for destacada, criando

mudanças de ritmo e explicitando prioridades e sequências de aprendizagem

Estímulos

Atenção

MemorizaçãoConsolidaçãodas memórias

Estímulos

Atenção

MemorizaçãoConsolidaçãodas memórias

Evocaçãodas memórias

Estímulos

Atenção

MemorizaçãoConsolidaçãodas memórias

Evocaçãodas memórias

Tipos de Memória

Mecanismos da Memória

O neurónio avó

Como são armazenadas as Memórias ?

Mecanismos da Memória

O neurónio avó

E não só…

Como são armazenadas as Memórias ?

Mecanismos da Memória

Como são armazenadas as Memórias ?

Mecanismos da Memória

Como são armazenadas as Memórias ?

Mapas Cerebrais

Os

Mapas Cerebraisestãoem constante actualização

Mecanismos da Memória

O processo de memorização será facilitado se a informação a memorizar for apresentada na

forma de associações de ideias (associada a acontecimentos, circunstâncias, etc.) e de várias entradas sensoriais (associação de informação auditiva, visual, táctil, etc.)

As Perturbações do

Desenvolvimento

ao longo da vida

Carlos Nunes Filipe

como diagnosticar

como intervir