O cérebro humano e seus níveis estruturais de organização

Fonte: https://goo.gl/HcPWPm

 

As redes neurais, ou redes neurais artificiais (RNAs) são modelos computacionais que possuem raízes em diversas disciplinas: neurociência, física, ciência da computação, matemática, etc., e têm por inspiração o sistema nervoso central (SNC) em virtude de uma propriedade importantíssima: a aprendizagem. O trabalho com RNAs vem se desenvolvendo desde os primórdios da revolução cognitiva, ao se reconhecer que o cérebro é capaz de processar informações, sendo esse órgão uma espécie de computador não-convencional altamente complexo, não-linear e paralelo. Em específico, o cérebro rotineiramente realiza tarefas de processamento perceptual (p.ex., reconhecendo um rosto familiar em um cenário não-familiar) em aproximadamente 100-200ms (HAYKIN, 2001), além de exercer outras atividades demasiado complexas que um computador não-convencional não consegue executar com tamanha eficiência e rapidez.

 

Para Sternberg (2008, p. 44) “o sistema nervoso é a base para nossa capacidade de perceber, adaptar-se e interagir com o mundo”. Esse sistema é formado por uma complexa rede de neurônios responsável pela maioria das atividades exercidas pelo organismo. Cabe nos perguntar: de que forma este cérebro é organizado para que possamos executar todos esses processos que pouco nos damos conta diariamente?

 

Segundo Haykin (2001) apud Arbib (1987), o sistema nervoso humano possui três estágios: os receptores, a rede neural (ou cérebro) e os atuadores. O centro de todo o sistema é a rede neural, é ela que irá receber as informações passadas pelos receptores e a partir disso ser responsável por tomar as decisões pertinentes segundo o cenário vigente. Por sua vez, os receptores convertem em impulsos elétricos os estímulos recebidos (tanto externos quanto internos) e os repassam para a rede neuronal. Já os atuadores convertem os impulsos elétricos que foram gerados pela rede neuronal em respostas de saída (comumente chamada de output). Vale ressaltar que esse sistema de três estágios não é um sistema linear, no qual haveria o recebimento de estímulos, o processamento e a resposta de saída (que é o caminho natural do processamento de informações). Esse sistema possui a presença de realimentação, ou seja, tanto o recebimento, o processamento, e a saída podem se alimentar, de forma que o sinal acaba percorrendo a rede em duas direções.

 

 

Os eventos neuronais acontecem numa ordem de milissegundos, diferentemente de eventos em um circuito de silício que processa mais rapidamente. No entanto, para compensar esse fato, o cérebro apresenta o número de 86 bilhões de células nervosas que estão se relacionando entre si.

 

PARA ENTENDER UM POUCO MAIS…

 

Para entendermos um pouco mais sobre como os neurônios realizam tantas conexões entre si, devemos entender um pouco sobre as sinapses. As sinapses são unidades que possuem uma estrutura anatômica e funcional, e que são mediadoras das interações entre os neurônios. Elas são divididas em químicas ou elétricas. As sinapses químicas fazem a utilização de neurotransmissores para mediar o sinal químico de uma célula pré-sináptica, passando para uma célula pós-sináptica. Em outras palavras, a sinapse química converte um sinal elétrico pré-sináptico em um sinal químico e manda-o de volta em um sinal elétrico pós-sináptico (HAYKIN, 2001 apud SHEPHERD & KOCH, 1990). As sinapses elétricas transmitem rapidamente informação de uma célula a outra, utilizando-se de corrente elétrica entre a célula pré-sináptica e pós-sináptica.

 

Fonte: https://sinapsaprender.wordpress.com/2014/02/24/sobre-sinapses-e-aprendizagem/

 

Não menos importantes, fazem parte do sistema neuronal os axônios e os dendritos. Os axônios são linhas de transmissões. Eles transportam o impulso nervoso de um neurônio para outro neurônio ou músculo; são longos, finos e possuem uma capacidade de resistência elétrica muito alta. Enquanto que os dendritos são receptores que atuam na captação dos estímulos nervosos de outros neurônios. A título de curiosidade, os axônios possuem uma superfície lisa, com menor ramificação e maior cumprimento; enquanto que os dendritos possuem ramificações e forma não regular.

 

Fonte: https://crentinho.wordpress.com/2009/11/05/tecido-nervoso-e-sistema-nervoso/

 

É através das conexões, das modificações e das criações sinápticas que a tão falada neuroplasticidade é capaz de acontecer. Os potenciais de ação são gerados dentro do corpo celular de cada neurônio e a partir disso são propagados através dos neurônios, passando pelos corpos celulares importantes descritos acima. Através dos trabalhos de Shepherd e Koch (1990) e apresentados por Haykin (2001, p. 35) na estrutura cerebral ocorrem estruturações anatômicas em variadas escalas, cada uma exercendo uma função. Essa hierarquia (imagem abaixo) é importante para a analogia com a neurobiologia.

 

Organização estrutural dos níveis cerebrais. Fonte: HAYKIN, Simon. Redes Neurais: Princípios e prática. Porto Alegre RS: Bookman, 2001.

 

É importante ressaltar que os níveis estruturais descritos acima fazem parte unicamente do cérebro. Por mais que o uso da computação para “recriar” esse sistema esteja em processo de andamento, ainda é deveras complexo atingir o mesmo nível estrutural e funcional que um cérebro, especificamente humano, possui. O importante é que o progresso nessa área, levando em conta a sua analogia com a neurobiologia, está fornecendo explicações promissoras para o funcionamento do órgão mais interessante do nosso corpo: o cérebro.

 

 

REFERÊNCIAS

 

HAYKIN, Simon. Redes Neurais: Princípios e prática. Porto Alegre RS: Bookman, 2001.

 

STERNBERG, Robert J. Psicologia Cognitiva. Editora Artmed – Porto Alegre: 4ª edição, 2008.

Sou estudante de psicologia, tenho 20 e tantos anos. Já quis ser paleontólogo e astrônomo – talvez ainda gostaria de ser. Despertei meu interesse por ciência na infância quando preferia desmontar os brinquedos, ao invés de brincar com eles. Nas horas vagas gosto de conversar sobre a vida, o universo e tudo mais. Acredito que ficarei mais contente com a minha vida se puder ser metade do homem que Carl Sagan foi.

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