Neuroştiinţele, mai mult decât un trend

Este imposibil ca în ultimul an să nu fi intrat în contact cu o ştire legată de creier, indiferent dacă ea a fost livrată prin intermediul internetului, televizorului, radioului sau prin viul grai al unui prieten excitat, neuronal bineînţeles, de noutăţile ştiinţifice. Coma anestezică indusă de medici pilotului de Formula 1 Michael Schumacher reprezintă un foarte bun exemplu al intervenţiei neuroştiinţei în realitatea şi necesitatea cotidiană.

Mai mult decât atât, cele cinci simţuri ale noastre se bucură de o atenţie sporită din partea marilor branduri. De exemplu, firmele de haine îşi promovează produsele printr-o iluminare perfectă (stimulare vizuală), cumpărătorul este îmbiat de un miros specific la intrarea în magazin (stimulare olfactivă), orice magazin respectabil oferă o muzică de fundal potrivită genului promovat (stimulare auditivă), bineînţeles că probarea produselor expuse este permisă (stimulare tactilă), iar în final vei primi şi o bombonică dintr-un bol la achitarea produsului (stimulare gustativă).

Fie că dorim să admitem sau nu, trăim în secolului creierului. Voi încerca în cele ce urmează să argumentez acest adevăr.

Cine sunt neuroştiinţele?

Sunt considerate neuroştiinţe acele discipline preocupate de înţelegerea embriologiei, anatomiei, fiziologiei, biochimiei, farmacologiei sistemului nervos. Aceasta este o definiţie destul de pragmatică şi intuitivă pe care ne-o oferă PubMed-ul, dar nu îndeajuns de exhaustivă. Spun asta, deoarece interdisciplinaritatea este o noţiune la ordinea zilei, iar domenii precum economia, filosofia, marketingul, estetica, istoria, tehnologia, etica, cinematografia şi-au suprapus zona de interes pe studiul creierului, luând naştere himere precum neuro-economie, neuro-filosofie, neuro-marketing, etc. [10]

Creierul reprezintă o masă spongioasă, o gelatină de aproximativ 1,5 kg, capabilă să stocheze mai multă informaţie decât poate orice calculator la ora actuală. Acelaşi creier până acum a reuşit să ne aducă pe lună, să realizăm capodopere muzicale, literare, plastice de o valoare extraordinară. Toate acestea datorită unui număr de 100 miliarde de neuroni şi de cel puţin 10 ori mai multe celule gliale (responsabile de buna funcţionare şi relaţionare a neuronilor). El este capabil de unul singur să controleze toate aspectele organismului nostru ca întreg, începând cu ritmul cardiac, respiraţie, imunitate şi terminând cu o serie de probleme mai abstracte precum gândirea, motivaţia, credinţa. Cum reuşeşte? [7, 11]

Patologia sistemului nervos însumează mai bine de 1.000 de boli, ceea ce se traduce printr-o creştere a numărului de spitalizări şi o scădere a productivităţii sociale cu mult faţă de alte afecţiuni precum cele ale aparatului cardiovasculare sau cancerul. Organizaţia Mondială a Sănătăţii ne spunea în 2010 că în lume există aproximativ un miliard de bolnavi neurologici, iar numai pentru cei europeni se cheltuiește un trilion de dolari. O fi mult? Da, enorm! [7]

Toate aceste date nu au dus decât la o dorinţă asiduă de a descifra acest puzzle - creierul, motiv pentru care au luat naştere proiecte precum Human Brain Project (în Austria) şi BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies – în SUA). Human Brain Project a luat startul în 2013 cu un buget de aproximativ 1,2 miliarde de euro (pe o durată de 10 ani) şi este anunţat ca fiind unul dintre cele mai importante iniţiative cu privire la înţelegerea sistemului nervos. Vor reuşi să facă acest lucru prin extragerea unei cantităţi maxime de informaţii din articolele publicate ca apoi să le integreze pentru a obţine o cartografiere exactă a creierului. De asemnea, se doreşte crearea unor tehnologii, sub forma unor microcipuri, capabile să imite reţelele neuronale în ceea ce priveşte funcţia lor de învăţare şi transmitere de informaţii. Sună a creier artificial? Cam! Pe de altă parte, BRAIN a luat naştere ca o replică intelectuală a americanilor la iniţiativă europeană de a ridica ştacheta în neuroştiinţe. [2, 3, 4, 5]

Drumul neuroştiinţelor

Neuroştiinţele moderne au apărut la începutul secolului XX cu ocazia descrierii celulei nervoase ca entitate individuală cu propriile dendrite şi axon (neuronul). Dar toate acestea nu sunt decât rezultatul unor vechi încercări de a înţelege anatomia şi fiziologia creierul, un organ pe cât de mare şi complex pe atât de enigmatic şi tăcut, cel puţin în aparenţă. Nu am ajuns încă la performanţa de a vedea adevărata magnitudine a furtunilor neuronale.

Prima relatare despre creier provine din perioada egiptului antic, anul 3000 i. h., când se descrie o fractură de craniu datorată unui traumatism. Autorul textului vorbeşte despre pulsaţiile creierului la un pacient afazic (dificultate de a exprima sau înţelege limbajul) ce prezenta şi convulsii. Hippocrate (460-375 i. h.), cunoscut mai ales prin jurământul care îi poartă numele, plasează senzaţiile şi sursa gândurilor noastre la nivelul creierului: „toate senzaţiile sunt într-un fel conectate creierului, ca urmare ele nu sunt capabile de acţiune dacă acesta este deranjat... puterea creierului de a filtra senzaţiile îl încadrează drept sursă a gândurilor – stocarea percepţiilor formează memoriile şi credinţele, iar când acestea devin stabile ajungi la cunoaştere”. Tot Hippocrate ne vorbeşte despre epilepsie, cunoscută pe atunci drept „boala sacră”: „Eu cred că boala sacră nu are nicio legătură cu divinitatea... În opinia mea cei care au numit-o aşa nu sunt decât nişte medici-vrăjitori, vraci şi şarlatani”. Marele gânditor pune pe seama creierului şi plăcerea, râsul, durerea, anxietatea, plânsul, văzul, auzul, plăcerea, neplăcerea, nebunia, delirul, frica, insomnia, somnambulismul. Noi acum le consieram nişte adevăruri absolute, sau altfel spus penibile, dar nu uitaţi în ce ani au fost rostite, ceea ce indică o minte sclipitoare şi curajoasă, pasibilă în orice moment să se desprindă de trup (la propriu) sau să ardă pe rug.

Un alt nume important pentru istoria neuroştiinţelor este Galen (129-199) care a descris anatomic şi funcţional şapte nervi cranieni (din doisprezece cunoscuţi astăzi) și a fost interesat de cum anumite leziuni la nivelul măduvei spinării traduc anumite deficite. De asemenea, el realizează că muşchii sunt controlaţi şi influenţaţi de nervii spinali. Urmează o lungă perioadă, Evul Mediu, marcat de o stagnare a progresului de înţelegere a creierului. Abia în secolul XVII Rene Descartes descrie reflexul din punct de vedere fiziologic şi anatomic, descriere ce va primi ajustări datorită intervenţiei unor minţi importante ale secolelor XVIII-XIX (Charles Bell, Francos Magendie, Marshall Hall). Jumătatea secolului XVIII ofere lumii numele Luigi Galvani, care deschide drumul neurofiziologiei prin studiile asupra picioarelor de broască, ca mai apoi Julius Bernstei (1839-1917) să introducă un concept crucial pentru activarea neuronală, şi anume, potenţialul de acţiune.

Dar probabil părintele neuroştiinţelor moderne rămâne un câştigător al premiului Nobel, pe numele său Santiago Ramon y Cajal care pune punctul pe „i”, descriind neuronul. [1]

Şi de ce avem totuşi nevoie de neuroştiinţe?

Pentru că:

• Neuroştiinţele sunt o necesitate în înţelegerea şi tratatea patologiei.
• Neuroştiinţele pot fi considerate un instrument de sporire a capacităţilor individuale.
• Neuroştiinţele au deveni un partener de manipulare în lumea marketingului.

1) Neuroştiinţele sunt o necesitate în înţelegerea şi tratatea patologiei.

Un raport al OMS („Neurological disorders: Public health challenges”) spune că 1 miliard de oameni de pe tot globul suferă de boli neurologice precum Alzheimer, accidente vasculare cerebrale, cefalee/migrenă, traumatisme cerebrale, neuroinfecţii, scleroză multiplă, boala Parkinson, diferite dependenţe de substanţe, etc. Dintre aceştia se estimează că 6,8 milioane mor anual, secundar bolii neurologice, acest lucru neţinând cont de vârstă, sex, educaţie sau venit. [9]

Neuroştiinţele au fost cele care au promovat ideea că hipotermia are rol protector în ceea ce priveşte accidentele vasculare cerebral ischemice focale sau globale (datorate astupării unui vas). Observaţia a apărut după ce medicii au sesizat că persoanele aflate aproape de înec, ale căror creier a fost privat o scurtă perioadă de oxigen, au o recuperare nemaipomenită dacă este prezentă hipotermia. Acest lucru este explicat de faptul că o scădere moderată a temperaturii corporale (35 Celsius) scade metabolismul neuronal, deci scade rata utilizării unor produşi precum glucoza şi oxigenul. Mai mult decât atât, s-a observat o reducere a eliberării de glutamat (compus neuroexcitator), reducerea calciului, dar şi a formării radicalilor liberi cu prevenirea apoptozei celulare şi necrozei. Cu alte cuvinte, hipotermia duce creirul într-o stare de amorţeală, lâncezeală şi funcţionează pe modulul „power saver”. Glumind, dacă sunteţi martorii unui accident vascular cerebral nu este o idee absurdă să puneţi în capul victimei o găleată cu gheaţă până la venirea echipei de pe ambulanţă. Un mecanism asemănător, de scădere al metabolismului creierului este întâlnit şi la comele induse, despre care tot auzim în media, pentru pacienţii cu traumatisme cerebrale. [12, 13]

Rămânând pe teritoriul accidentelor vasculare cerebrale, se remarcă în literatură apariţia noţiunii de stimulare cerebrală folosind curentul continuu (tDCS – transcranial Direct Current Stimulation). Acest procedeu presupune aplicarea unui curent electric (stimul sub pragul perceptibil al pacientului) prin intermediul a doi electrozi plasaţi pe scalp. Această stimulare, după cum se poate observa, este neinvazivă şi are drept efect producerea de hiperpolarizari şi depolarizări cu scopul de a determina o modulare a populaţiei neuronale, cu apariţia neuroplasticitatii. Date promiţătoare vin şi din partea studiului bolii Alzheimer, boală de care ne temem atât de mult, unde tDCS s-a dovedit eficientă (cel puţin la nivel de cobai) prin creşterea nivelului de acetilcolină (neurotrasmiţător) la nivelul cortexului cerebral şi hipocampului. [14, 17]

Optogenetica este o altă metodă capabilă să producă modificări la nivel bagajului genetic celular (introducere de noi gene prin intermediul unor vectori, de ex. viruşi), modificări ce se traduc prin apariţia unor noi molecule capabile să reacţioneze la un fascicul de lumină cu o anumită lungime de undă. Sau, mai plastic, oamenii de ştiinţă activează celule numai cu o simplă aprindere a unei lanterne din exterior. Aplicând acesta metodă la nivelul populaţiei neuronale neuroscientistii au fost capabili să producă o neuromodulare, şi anume, au putut facilita dezvoltarea, creşterea şi migrarea celulelor nervoase. Optogenetica a fost desemnată de prestigioasa revistă „Nature” metoda anului în 2010, momentan fiind un interes crescut în patologii precum boala Parkinson, cecitate, leziuni spinale, depresie, narcolepsie, dependenţe şi memorie. [15, 16, 19]

2) Neuroştiinţele pot fi considerate un instrument de sporire a capacităţilor individuale.

Niciodată nu ne-am mulţumit cu puţin; este în natura noastră ca oameni să ne dorim mai mult şi să devenim mai buni. Aici intervin voluntar sau nu neuroştiinţele prin introducerea unui aşa-zis concept „Viagra Creierului”, medicina de upgrade. Oamenii au început să-şi mărească disponibilităţile creierului încă de la apariţia cafelei. De ce să nu mergem mai departe? Etică? Probabil! Un vârf al bioeticii americane afirmă că a avansa în anumite domenii prin astfel de metode nenaturale (inginerie genetică, medicamentos, tehnic) este ca şi cum ai trişa. Da, dar dacă asta ar însemna evoluţie şi progres, de ce nu?

Probabil aţi auzit de Ritalin (metilfenidat), acesta este un medicament adresat copiilor bolnavi de ADHD pe care studenţii americani l-au preluat drept instrument de a-şi mări capacităţile intelectuale. Metilfenidatul este implicat în inhibiţia recaptării dopaminei şi noradrenalinei de la nivelul spaţiului sinaptic determinând la subiecţii sănătoşi o îmbunătăţire a memoriei de lucru, dar şi a nivelului de atenţie. Din aceeaşi categorie face parte şi dextroamfetamina folosită de soldaţi şi forţele aeriene pentru a da un randament intelectual pozitiv şi de a face faţă depravării de somn, frecvent întâlnite în condiţiile conflictelor armate. Modanafil este un medicamet folosit pentru tratarea narcolepsiei, dar care a fost preluat de populaţie pe motiv că scurtează durata somnului, creşte toleranţa la efort şi productivitatea. Inhibitorii de acetilcolinesteraza, destinaţi tratării bolii Alzheimer, prin inhibarea degradării acetilcolinei, determină o creştere a acestui compus ceea ce se traduce printr-o îmbunătăţire a memoriei la persoanele cu tulburări de memorie. [21, 22, 23]

Depăşind psihofarmacologia, tehnica neinvazivă de stimulare transcraniana prezentată anterior (tDCS) nu a fost privată de interesul celor preocupaţi de creşterea potenţei intelectuale la subiecţii sănătoşi. La rândul ei a adus o îmbunătăţire a proceselor cognitive. [20]

În ceea ce priveşte metodele de creştere a capacităţilor intelectuale psihostimulantele ar trebui să cauzeze excitaţie neuronală şi mai important decât atât, precauție şi moderație.

3) Neuroştiinţele au deveni un partener de manipulare în lumea marketingului.

Neuromarketingul reprezintă un concept de avangardă în marketingul actual în care neuroscientiştii şi-au propus să găsească butonul „Cumpără-mă!” din creier, astfel încât marile firme să-l acceseze pentru a işi spori profitul. Acest lucru este posibil prin tehnici precum fMRI, magnetoencefalografie, EEG, detectarea expresiilor faciale, urmariea mişcărilor oculare, analizarea tonalităţi vocii, analiza răspunsurilor de tip vegetativ (frecvenţa cardiacă, transpiraţie). Tot acest arsenal este capabil să privească creierul în cea mai intimă poziţie a lui, şi anume, sistemul limbic, sediul inconştientului nostru. El nu poate minţi, reacţionează instinctual, primitv, iar unele voci afirmă că ar avea un rol mai important în luarea deciziilor decât însăşi raţiunea. Înfricoşător? Da, mai ales în mâinile producătorilor de bunuri. [24]

Concluzia

Poate vă întrebaţi cum stăm în România la nivel neurostiintific. Credeţi sau nu, dar triungiul universitar Bucureşti-Cluj-Craiova contribuie în mod constant şi valoros la înţelegerea creierului atât cu minţi luminate cât şi cu materiale scrise apreciate internaţional.

Este necesar să cunoaştem creierul şi să-i înţelegem patologia pentru că aceasta aduce după sine afectări greu de imaginat şi acceptat atât de individ cât şi de societate. Evoluţia prin cunoaştere este o paradigmă promovată din ce în ce mai des în mediul academic, iar neuroştiinţele împreună cu ingineria de orice fel pot asigura progresul. Nu în ultimul rând, noi, populaţia, suntem supuşi unui intens asalt senzorial şi de aceea avem nevoie de un bun filtru pentru a nu cădea uneori în capcana frumos ambalată a marketingului. Toate acestea le putem atinge şi prin aplecarea minţii spre lumea neuroştiinţelor.