José Salomão Schwartzman

José Salomão Schwartzman

O Cérebro Humano um estudo comparativo
José Salomão Schwartzman Pós-graduação em Distúrbios do Desenvolvimento Universidade Presbiteriana Mackenzie

Reino Monera (3,8 a 3,9 BA)

organismos unicelulares, procariócitos
Reino Monera (3,8 a 3,9 BA) organismos unicelulares, procariócitos constituídos por citoplasma e material genético circundados ou limitados por membrana externa, não possuem núcleo nem organelas com membrana José Salomão Schwartzman

Cianobactérias (procariócitos) começaram a utilizar a fotossíntese: CO2 e H2O produzindo O2

Estromatólitos: formações (datadas de 3,5 MA) de gerações sucessivas de cianobactérias.

Escherichia coli, bactéria presente no trato intestinal humano assemelha-se bastante a antigas bactérias flageladas que viveram por volta de 3,4 BA. Não possui sistema nervoso e tem informações sobre o meio externo através de mais de uma dúzia de sensores situados na sua membrana externa; quando necessita se movimentar aciona os motores dos flagelos que podem girar no sentido horário ou anti-horário, com o que a bactéria se move para a frente ou para trás.

Halobacterium salinarium (cerca de 2,7 BA) organismo unicelular eucariótico contendo núcleo e organelas (mitocôndria, por exemplo), contém um receptor sensível à luz laranja utilizado pela bactéria para orientar seus movimentos em direção à luz solar, para que ela possa fazer fotossíntese. Visão surgiu como um sistema utilizado para orientar o organismo em direção a uma fonte de energia luminosa, o sol.

Chlamydomonas, outro eucariótico usa as informações de receptores para luz para direcionar seus movimentos; possui um olho único no seu pólo anterior que é sensível à luz azul/verde; modifica sua direção ajustando os movimentos de seus dois flagelos. Capaz de armazenar memória de curto prazo de diferentes intensidades luminosas.

O Paramecium, organismo unicelular que desenvolveu vários flagelos, apresenta um fenômeno para sincronizar o seu movimento: despolarização. Quando o Paramecium bate em um objeto, são ativados canais que permitem a entrada de cálcio na célula, despolarizando sua membrana. Com isto se reverte a direção de batidas dos cílios em conjunto, e o organismo se move para longe do obstáculo.

organismos multicelulares
há cerca de 1,8 BA os organismos unicelulares começaram a constituir formas multicelulares de vida um dos primeiros exemplares foram as esponjas, presentes até os dias de hoje estes organismos são constituídos por duas camadas celulares: um ectoderma e um endoderma separados por mesoglea composta de uma substância gelatinosa a mesoglea contém amebócitos, mas é destituída de nervos estes organismos multicelulares desenvolveram um sistema para coordenar respostas aos estímulos ambientais José Salomão Schwartzman

Variedades distintas de esponjas
José Salomão Schwartzman

Rhabdocalyptus dawsoni: quando é atingida por um objeto, o estímulo mecânico causa um influxo de cálcio que despolariza as células atingidas; uma corrente elétrica destas células despolarizadas passa pela mesoglea e despolariza as células endodérmicas temporariamente, interrompendo o movimento dos íílios, suspendendo o influxo de água. Esta resposta coordenada se realiza na ausência de nervos. José Salomão Schwartzman

Filo Ctenophora (600 MA): organismos nos quais surgem os neurônios; na mesoglea destes organismos há uma rede de neurônios bipolares fusiformes. José Salomão Schwartzman

Filo Ctenophora José Salomão Schwartzman
Os processos destes neurônios primitivos não se diferenciam em axônios e dendritos e se conectam por meio de junções similares às sinapses. Esta rede neural combina funções sensitivas, integrativas e motoras sem um controle central. Nestes organismos já encontramos neurônios simples, potenciais de ação, canais de sódio, grânulos neuro-secretórios e sinapses primitivas.

Filo Cordata (545 MA): Pikaia, pequenos predadores apresentam a notocorda, uma haste cartilaginosa que atua como um sistema anticompressão contra o qual os músculos trabalham; paralelamente à notocorda há um cordão nervoso do qual emergem nervos motores que inervam segmentos musculares, os miômeros. Estes pequenos predadores apresentavam sentido do olfato altamente desenvolvido. José Salomão Schwartzman

O Amphioxus, um parente contemporâneo dos cordados primitivos, é um organismo aquático que apresenta na sua extremidade uma vesícula contendo algumas centenas de neurônios; nesta vesícula (cérebro primitivo) há uma estrutura que corresponde ao olho dos vertebrados.

lampreia Os vertebrados surgem há cerca de 470 MA na forma dos peixes sem mandíbula (agnatas). Estas criaturas apresentavam uma nova estrutura: o telencéfalo localizado na extremidade craniana nas proximidades dos receptores olfatórios. Nos vertebrados primitivos, o telencéfalo processava informações olfativas e conservava memórias olfativas. Estes peixes agnatas necessitavam fontes alimentares que garantissem suas crescentes necessidades metabólicas, tendo em vista seus cérebros em expansão. José Salomão Schwartzman

Há cerca de 425 MA surgem os peixes com mandíbula (gnatostomata) que demonstraram um avanço significativo: o desenvolvimento da mielina, bainha gordurosa que circunda os axônios dos neurônios. A presença da mielina aumenta muito a velocidade de condução dos impulsos elétricos.

Velocidade de condução: fibras amielínicas: 0,5 a 2 m/seg ; fibras mielinizadas: 3 a 120 m/seg José Salomão Schwartzman

Os Tetrápodes (345 MA) foram os primeiros vertebrados a sair do ambiente aquático e vir para a terra. A vida fora da água trouxe uma série de desafios e um deles era como lidar com a termorregulação no ambiente terrestre. José Salomão Schwartzman

O Cynodonte (260 MA) tetrápode que deu origem aos mamíferos

O Cynodonte (260 MA) Em razão de um cérebro grande e dos problemas com a termorregulação se adaptou; modificando os dentes para uma mastigação mais eficiente, desenvolveu palato ósseo (podia respirar e deglutir ao mesmo tempo) e dormia em posição semi-recurvada (conservar energia). Como seus cérebros eram maiores e necessitavam de mais tempo para se desenvolver, uma crescente parte deste desenvolvimento passou a ocorrer após o nascimento. Com filhotes mais dependentes houve o favorecimento de glândulas mamárias e comportamento maternal. José Salomão Schwartzman

Os primatas surgiram por volta de 85 MA; acima vemos o Smilodectes (50 MA)

O Smilodectes (50 MA) Apresentava as características típicas dos primatas: mãos que apanhavam objetos, cérebro grande, focinho menor. Nestes animais o olfato se tornou menos importante. a acuidade visual aumentou, os olhos assumiram uma posição mais frontal. O sistema neural se desenvolveu de modo a possibilitar a vida nas arvores, os mapas corticais aumentaram para armazenar informações sensoriais detalhadas e os mapas motores se sofisticaram para aumentar o controle sobre movimentos mais refinados. José Salomão Schwartzman

Milhões de anos presente José Salomão Schwartzman

Ardipithecus ramidus kadabba (5,2 a 5,8 MA)

Ardipithecus ramidus kadabba (5,2 a 5,8 MA)
hominídeo do tamanho aproximado de um chimpanzé moderno, cerca de 122 cm características esqueléticas indicam que era capaz de marcha bípede não foram encontrados crânios, de modo que não podemos calcular as dimensões do seu cérebro José Salomão Schwartzman

Lucy Australopthitecus afarensis ( 3 a 4 MA)

Australopithecus afarensis (3 a 4 MA),
cérebro com 350 a 500 cm3, similar ao dos macacos, quase sem fronte. Vegetariano vivendo, provavelmente, em grupos sociais. Bípede mais adaptado para andar do que para correr. Altura variando de 107 cm a 152 cm. Não há evidências de que fabricasse ferramentas. José Salomão Schwartzman

Australophitecus africanus (2,3 a 3,5 MA)

Cérebro de 420 a 500 cm3 . Em comparação com o crânio do
A. afarensis é mais semelhante ao do homem moderno em função de mudanças na forma dos dentes, mandíbula e face. O foramen magnum se localiza na base do crânio, como em todos os hominídeos. Australophitecus africanus (2,3 a 3,5 MA) José Salomão Schwartzman

Homo habilis (1,5 a 2,3 MA) José Salomão Schwartzman

Homo habilis (1,5 a 2,3 MA) Cérebro com cerca de 700 cm3 ( ). Há evidências da presença da área de Broca, o que pode indicar a possibilidade de alguma forma de fala. Primeiras ferramentas: simples pedras lascadas do tamanho das mãos. Embora primitivas, facilitaram a alimentação aumentando o valor calórico de sua dieta. José Salomão Schwartzman

Homo habilis (1,5 a 2,3 MA) José Salomão Schwartzman

Homo erectus (0,5 a 1,8 MA) José Salomão Schwartzman

Homo erectus (0,5 a 1,8 MA) Cérebro com 850 cm3 (750 – 1225), crânio alongado e baixo, pêlos corporais finos e glândulas sudoríparas. As ferramentas se mostram mais diversificadas e sofisticadas. Alimenta-se cada vez mais de carne. Há evidências de que tenha usado fogo. Seu cérebro possibilitou sua adaptação a climas para os quais não estava adaptado. José Salomão Schwartzman

Homo heidelbergensis ( A)

Homo heidelbergensis (500 000 A)
Seu cérebro tinha, aproximadamente, 1100 cm3. Carcaças de animais grandes (rinocerontes, hipopótamos etc) com sinais de ferimentos mortais indicam sua capacidade de caça. Possivelmente usavam vestimentas feitas com a pele de animais. Lanças muito bem feitas foram encontradas datadas de A. José Salomão Schwartzman

Homo sapiens neanderthalensis (250 000 a 30 000 A)

Primeiros hominídeos reconhecidos como pertencentes a uma população humana antiga. Admite-se que por cerca de a 5 000 anos coexistiram com os modernos homo sapiens. Viveram em climas frios. A capacidade craniana média destes indivíduos era de cm3 , cerca de 6% superior à dos homens modernos. Apresentavam alguns aspectos culturais similares aos nossos: enterravam seus mortos (até mesmo com flores); peças polidas de ossos e de marfim; evidências de batalhas etc. Eram hábeis caçadores. Homo sapiens neanderthalensis ( a A) José Salomão Schwartzman

Homo sapiens ( a A) José Salomão Schwartzman

Homo sapiens ( a A) Chegou à Europa há A, onde se tornou conhecido como Cro-Magnon. O crânio tem, em média, cm3 . Suas ferramentas eram muito mais sofisticadas e utilizaram novos materiais para confeccionar roupas e peças de arte. José Salomão Schwartzman

Evidências de comportamento simbólico com A: caverna de Blombos

Caverna de Blombos: A Contas feitas com casca de ostras Artefato de pedra José Salomão Schwartzman

Caverna de Blombos: A

Pinturas na caverna de Chauvet, França ( a A)

Pinturas na caverna de Chauvet, França (32 000 a 28 000 A)

Estatueta feita de marfim de mamute
encontrada em Johlenstein-Stade (Alemanha) datada de a A José Salomão Schwartzman

Pinturas na caverna de Lascaux, França (17 000 A)

Pinturas na caverna de Altamira, Espanha (12 000 A)

Filo ctenophora : neurônios 600 MA
Estruturas neurais Filo ctenophora : neurônios 600 MA Filo Cordata : nervos motores 545 MA Filo agnatas : telencéfalo 470 MA Filo gnatostomata : mielina 425 MA José Salomão Schwartzman

Australophitecus Homo habilis Homo erectus Homo neanderthalensis Homo sapiens José Salomão Schwartzman

Milhões de anos José Salomão Schwartzman bipedestação ferramentas fogo
maior expansão cerebral José Salomão Schwartzman

O cérebro cérebros grandes e complexos criaram necessidade de grandes quantidades de energia o cérebro humano de um adulto tem cerca de 2% do peso total do corpo, mas requer 15% do débito cardíaco e do total de reservas energéticas quando em repouso alimentos de fácil digestão e alto conteúdo energético foram utilizados para nutrir o cérebro em expansão José Salomão Schwartzman

transformou carboidratos de difícil digestão em alimentos
encontramos maneiras mais eficientes para obter comida começamos a comer carne ficamos mais espertos a descoberta do fogo transformou carboidratos de difícil digestão em alimentos de absorção mais fácil aprendemos a obter outras comidas de fácil digestão José Salomão Schwartzman dietas melhores possibilitaram maior longevidade; os indivíduos mais velhos acumularam mais experiência; transmitiram valores culturais e hábitos adequados que possibilitaram maior domínio do ambiente e sobrevida maior e melhor

O cérebro (hoje) estrutura mais plástica do universo
volume de cm3 em média contém cerca de 100 bilhões de neurônios contém cerca de 1 trilhão de células gliais cada neurônio estabelece, em média, sinapses com outros neurônios José Salomão Schwartzman

O cérebro (hoje) imagine uma cidade com a complexidade de New York
dê a cada habitante pedaços de fio peça que cada habitante dê um pedaço de fio a outra pessoa agora multiplique tudo por e você pode ter uma idéia da complexidade do cérebro José Salomão Schwartzman

capacidade computacional do encéfalo
algo em torno de e operações por segundo seriam necessários gigaflops para uma emulação esta potência corresponde à capacidade de computadores do tipo Apple G4 rodando em paralelo José Salomão Schwartzman

Áreas corticais de associação ou áreas terciárias

verbal proposital analítico simbólico lógico abstrato categorial
perceptual não proposital holístico sintético literal concreto analógico José Salomão Schwartzman

Neurônios espelho (Mirror Neurons)

Neurônios espelho descritos por Giaccamo Rizzolatti (1998)
“mirror neurons” na área pré-motora ventral de macacos células que disparam quando o animal realiza uma ação específica com suas mãos: empurrar, puxar, agarrar e colocar um amendoim na boca as mesmas células disparam quando o animal observa alguém (o experimentador ou outro macaco) realizar a mesma ação José Salomão Schwartzman

vista lateral do cérebro de macaco
José Salomão Schwartzman Rizzolatti e Craighero, 2004

capacidade de imitação de bebês com 2 e 3 semanas (Meltzoff, 1977)
José Salomão Schwartzman capacidade de imitação de bebês com 2 e 3 semanas (Meltzoff, 1977)

A neuronal morphologic type unique to humans and great apes
Nimchinsky, EA;Gilissen, E; Allman, JM; Perl, DP; Erwin, JM; Hof, PR Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 96, April 1999 José Salomão Schwartzman

áreas citoarquiteturais do córtex na face medial do cérebro (Brodmann)

áreas citoarquiteturais do córtex na face medial do cérebro(Brodmann)

células fusiformes na camada Vb do córtex do giro cíngulo
humanos* bonobo* chimpanzé* gorila* orangotango* gibão de mãos brancas macaco Patas lêmure com cauda em anel José Salomão Schwartzman

orangotango* gorila* chimpanzé* bonobo* humanos* células fusiformes na camada Vb do córtex do giro cíngulo José Salomão Schwartzman

humanos* bonobo* chimpanzé* gorila* orangotango* gibão macaco cauda longa macaco coruja células fusiformes na camada Vb do córtex do giro cíngulo José Salomão Schwartzman

estes achados revelam possíveis mudanças adaptativas e modificações funcionais que ocorreram nos últimos 15 – 20 MA no córtex do giro cíngulo anterior esta região é filogeneticamente antiga desempenha funções importantes relacionadas a vários aspectos das funções autonômicas e certos processos cognitivos José Salomão Schwartzman

entre as funções autonômicas sobre as quais tem influência: ritmo cardíaco pressão arterial funções digestivas tem conexões com o núcleo amigdalóide, hipotálamo e substância cinzenta peri-aqueductal José Salomão Schwartzman

em humanos esta área tem relação com: funções superiores integrando e interpretando informações sensoriais atenção estimulada, produz vocalizações com significado em macacos: com alguns aspectos da comunicação José Salomão Schwartzman

e=mc2 José Salomão Schwartzman

Novo Homo sapiens José Salomão Schwartzman

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