INTRODUÇÃO

As neurociências deram um salto quantitativo e qualitativo com o avanço dos diagnósticos por imagem, uma vez que os conhecimentos dessa área tem modificado como entendemos o processamento das informações. Conhecer o pleno funcionamento do encéfalo, pois o cérebro é apenas uma das estruturas que compõem a massa encefálica, trouxe novas concepções ao ato de aprender.

O desafio de facilitar a absorção de estímulos corretos e positivos através do mecanismo da memória para absorção dos estímulos externos faz com que o cérebro tenha que se reorganizar constantemente. Esse mecanismo é denominado de plasticidade, pois as atividades neuronais  se modificam através de estímulos externos favorecendo o aprendizado do ser humano.

Outra interface da Neurociência, é entender como se processa os pensamentos e memórias, planejamento, as habilidades e as formas motoras, que são condicionadas em situações de aprendizagem.

O funcionamento do cérebro levou os pesquisadores a desenvolverem observações e constatações que contribuíram e contribuem para a compreensão de como o ser humano transforma informações em conhecimentos e aprendizagem. Qual a trajetória histórica da neurociência? Como o cérebro está organizado? Qual o caminho percorrido pela informação? Como é a estrutura e funcionamento dos neurônios? Como ocorre a aprendizagem? Este artigo aborda estas questões para esclarecer e evidenciar as descobertas pela neurociência elucidando seu favorecimento na educação uma vez que fornece base científica para compreender cada comportamento e auxiliando no fazer pedagógico.

A HISTÓRIA DA NEUROCIÊNCIA DO CONHECIMENTO

Nas últimas décadas a neurociência do conhecimento sofreu significativos avanços que auxiliaram as práticas pedagógicas, mediante os estudos e constatações do funcionamento do sistema nervoso central. 

Entre 1810 e 1819 surgiu a Frenologia que através dos estudos realizados por Franz Joseph Gall e J. G. Spurzheim, concluíram que as funções cognitivas e emoções estavam situadas em partes específicas do encéfalo e que quanto maior a frequência do uso da cognição e emoções, mais se desenvolvia a região encefálica onde essas habilidades estavam situadas. De acordo com esses pesquisadores o aumento do tamanho da região também resultava no tamanho e formato do crânio.

A teoria da frenologista, sem fundamento científico, é derrubada e surgem estudos e observações acerca do encéfalo em nível celular através dos cientistas John Hughlings Jackson (Reino Unido 1835-1911), Paul Broca (França, 1824-1880), Gustav Fritsch (Alemanha, 1838-1927) e Eduard Hitzig (Alemanha, 1838-1907), percorrendo uma longa trajetória até a descoberta do neurônio por  Camilo Golgi (Itália, 1843-1923) e Santiago Ramón y Cajal (Espanha, 1852-1934). Os estudos de Charles Scott Sherrington (1857-1952) esclareceram que usando impulsos elétricos os neurônios se comunicam com outro, essa comunicação recebeu o nome de  sinapses. 

Mais tarde, o cientista Wernicke concluiu que várias regiões funcionais do cérebro se interconectando resultam em funções intelectuais mais complexas.  Sendo seu funcionamento independente de cada uma das partes de que se compõem, o que significa que poderia ser atingida isoladamente por uma doença.

 Em 1861 Paul Broca constata que cada região cerebral desempenha uma função distinta, descobrindo a região cerebral responsável pelo controle da expressão motora da fala, que foi denominada como Área de Broca. 

Com a influência de Gustav Fritsch e Eduard Hitzig em 1870, a ciência descobriu que o hemisfério esquerdo controla o lado direito, a fala e o pensamento lógico; assim como o hemisfério direito controla o lado esquerdo, o pensamento simbólico e a criatividade. 

Várias ciências se uniram, a partir de 1950, para construir as neurociências, pois perceberam que a melhor abordagem para o entendimento da função do encéfalo é através da interdisciplinaridade, saber como ele realmente funciona e como isso repercute em nossos pensamentos, emoções, sentimentos, ações e aprendizagens (Shepherd, 2015)

Com base nas diferenciações das estruturas celulares e na organização das características, através de evidências convincentes, funcionais e anatômicas, no século XX constatou-se que áreas distintas do córtex participam especificamente de determinados comportamentos.

Através do avanço tecnológico, hoje é possível estabelecer onde e quando ocorrem os processos cognitivos específicos no cérebro, determinando as funções que cada área desempenha no comportamento e aprendizagem dos indivíduos.

O SISTEMA NERVOSO CENTRAL

O encéfalo é formado por quase cem bilhões de neurônios que conectados permite desde a regulação de funções básicas como a respiração, até as funções mais elaboradas como compreender um conceito. 

A interação dos genes herdados e o ambiente onde se vive, resulta na inteligência do indivíduo tendo os fatores epigenéticos papel fundamental no desenvolvimento, enquanto  a construção da consciência de si e dos outros e o conhecimento social se constituem na interação com os outros. 

As sinapses, induzem a liberação de mediadores químicos, elétricos ou eletroquímicos chamados de neurotransmissores, que realizam sinapses excitatórias, inibidoras ou regulatórias  aumentando a complexidade do sistema nervoso.

O fluxo de informação aumenta a complexidade das ligações sinápticas promovendo associações de circuitos independentes; ao passo que a ausência de ligações já estabelecidas empobrece os circuitos e levam ao esquecimento.

A capacidade do cérebro humano em fazer e desfazer as ligações entre os neurônios, como consequência das conexões que são capazes de alterar as estruturas e funções do cérebro, são chamadas de neuroplasticidade. As respostas adaptativas frente aos estímulos são modificadas com a experiência, ou seja, as sinapses são alteradas por estímulos ambientais.  A experiência permite a aquisição de conhecimentos e de informações em diversos locais do encéfalo ocorrendo desta forma a aprendizagem.

O cérebro é dividido em dois hemisférios, o esquerdo que controla os movimentos do lado direito, tem a função da comunicação, é responsável pela linguagem, analisa, classifica, ordena e identifica; o outro hemisfério é o direito que controla os movimentos do lado esquerdo,  é responsável pela espacialidade e temporalidade.  Os dois hemisférios estão ligados pelo corpo caloso que é uma estrutura constituída por fibras mielínicas que comunicam-se perpassando pelo cérebro que nós, os humanos, somos dotados esclarecendo assim, as múltiplas eficiências e as múltiplas inteligências na aprendizagem. 

No encéfalo, é possível observar uma região conhecida como substância cinzenta que apresenta corpos celulares de neurônios e pode ser vista mais externamente, conhecida como córtex cerebral e recebe os impulsos provenientes de vários locais para que sejam processados, e outra região conhecida como substância branca.

Tipos diferentes de neurônios são distribuídos através de diferentes camadas no córtex  dispostos de tal forma a caracterizar as várias áreas dos hemisférios, cada qual com sua função específica, conhecidos como lobos cerebrais (lobo frontal, temporal, parietal e occipital). O nome que cada lobo recebe é de acordo com a sua localização em relação aos ossos do crânio.

O lobo frontal é excepcionalmente bem relacionado com outras estruturas do cérebro, responsáveis pela iniciativa, pensamento, planejamento e elaboração, sua principal função é a organização temporal de ações para objetivos biológicos e cognitivos. O entendimento da fisiologia do lobo frontal sugere que:

Existiam sistemas no cérebro humano mais dedicados  do que quaisquer outros, e em particular, às dimensões pessoais e sociais do raciocínio. A observância de convenções sociais e regras éticas previamente adquiridas poderia ser perdida como resultado de uma lesão cerebral, mesmo quando nem o intelecto de base nem a linguagem mostravam estar comprometidos […] algo no cérebro estava envolvido especialmente em propriedades humanas únicas e que entre elas se encontrava a capacidade de antecipar o futuro e de elaborar planos de acordo com essa antecipação no contexto de um ambiente social complexo; o sentido de responsabilidade perante si próprio e perante os outros; a capacidade de orquestrar deliberadamente sua própria sobrevivência sob o comando do livre-arbítrio. (Damásio, 1996, pp.30-31). 

O lobo parietal relaciona-se com a consciência e a atenção, recebendo dos neurônios informações relativas a toque, dor, sensação de temperatura e à posição dos membros na percepção do espaço em relação ao próprio corpo e se associando com o processamento sensorial.

O processamento auditivo, a compreensão da linguagem, a retenção das mensagens visuais e o relacionamento destas com aquelas que já estão retidas na memória visual  estão associados ao lobo temporal.  

Situado na parte posterior do cérebro está o lobo occipital que está associado ao processamento visual e contém diversas áreas visuais, cada uma especializada em analisar aspectos distintos de uma cena tais como cor, movimento, localização e forma. 

A transmissão das informações que os neurônios recebem é bem menos do que  as que recebem, demonstrando a alta capacidade de processamento e filtragem de informação que tem o corpo celular de uma célula nervosa (Mourão-Júnior e Abramov, 2010).  Outra capacidade é a alteração das conexões entre os neurônios humanos, conhecida como neuroplasticidade, é a capacidade do cérebro de se reorganizar e se adaptar, que veremos a seguir.

O PODER DA NEUROPLASTICIDADE CEREBRAL

O Sistema Nervoso Central (SNC) tem a capacidade de adaptação, modificar as propriedades fisiológicas em resposta às alterações do ambiente chamado de neuroplasticidade. Isso significa que as células neuronais serão capazes de recuperar áreas cerebrais.

Os trabalhos pioneiros de Santiago Ramón y Cajal e Eugênio Tanzi (citados por Rosenzweig, 1996) sobre regeneração neural apresentam relações mais diretas entre a plasticidade e o sistema nervoso. Como assinala Rosenzweig (1996), Tanzi, propôs a hipótese de que durante a aprendizagem ocorreriam mudanças plásticas em junções neuronais, enquanto que Cajal inventou a possibilidade de que o exercício mental poderia causar maior crescimento de ramificações neurais. Surgindo desta forma, por volta de 1930, o termo plasticidade de acordo com Pia (1985).

Este fenômeno é muito importante para o desenvolvimento e a adaptação humana e compreender os princípios da neuroplasticidade pode auxiliar no desenvolvimento de métodos e estratégias de ensino, promovendo uma aprendizagem mais eficaz e duradoura, pois significa adotar uma abordagem para otimizar o ensino no sentido de compreender o sujeito como uma unidade biopsicossocial. Estudos recentes indicam que métodos pedagógicos que estimulam diferentes áreas cerebrais podem melhorar significativamente o aprendizado, como práticas repetidas, envolvimento ativo e experiências emocionais sendo mais eficazes na promoção da neuroplasticidade, impactando sobre a aprendizagem. 

Sendo o cérebro dinâmico e tendo a capacidade de mudar em respostas aos desafios da sociedade moderna uma vez que o cérebro pode se revitalizar e evidenciar que respostas mais elaboradas e estruturadas sempre se tornam mais possíveis. Na teoria de Vygotsky (2000),  considera-se que é a aprendizagem que promove o desenvolvimento. Para ele, o aprendizado é  necessário e fundamental para que as funções psicológicas superiores se estabeleçam. O indivíduo desenvolve-se, em parte, graças à maturação do organismo individual, mas é o aprendizado que provoca a interiorização da função psíquica, pois a  expansão dos conceitos pressupõe o desenvolvimento de muitas funções intelectuais: atenção deliberada, memória lógica, abstração, capacidade para comparar e diferenciar, entre outras. Esses processos psicológicos complexos não podem ser dominados somente através da aprendizagem inicial. A experiência prática mostra que é impossível ensinar conceitos de uma forma direta.

AS ÁREAS CEREBRAIS E A APRENDIZAGEM

Para Skinner, no processo de aprendizagem o sujeito aprende algo de novo quando o que lhe foi ensinado se torna adaptativo e passa então a ser emitido um novo comportamento pelo indivíduo. Na definição de Vygotsky a aquisição de conhecimentos ou ações ocorre a partir da interação com o meio ambiente e a socialização. Em ambas definições esse processo de aprendizagem acontece a partir da aquisição de conhecimentos, habilidades, valores e atitudes através do estudo, do ensino ou da experiência. 

Para a neurociência a aprendizagem acontece quando o cérebro realiza um mecanismo interno com etapas a serem percorridas:

Inicia-se com a recepção, que é o recebimento das informações do ambiente por meio dos sentidos e que são organizadas através de reconhecimento de padrões  coesivos e armazenados na memória para serem usados quando necessário, esse armazenamento pode ocorrer de maneira a permanecer por mais tempo se for importante e utilizada, ou ser esquecida se não fizer uso.

A próxima etapa para aprender algo é quando a informação que foi armazenada é processada, através da conexão que um neurônio pode fazer com até cem mil outros e que são fortalecidas, com o uso e treino de maneira significativa para resolver problemas do mundo real.

O aprendizado é produzido depois que passa pela etapa onde se produz o comportamento de fala, escrita ou ação. Esse comportamento passa por modificações e adaptações  frequentes, pois se adapta a novas situações  e demandas do cotidiano, à medida que recebe novas informações.

As informações são recebidas através de várias vias sensitivas e de captação com diferentes estímulos, sendo captados, armazenados e processados por diferentes áreas cerebrais que são interligados e conectados pelas redes neurais (ligação entre neurônios), formando as sinapses.  

As redes neurais são mais ativas e atuam de forma mais eficaz durante a infância, sendo a criança mais receptiva aos aprendizados, estando presente o período da janela de aprendizagem com maior plasticidade e complexidade de comportamento. Diferente do que ocorre com os adultos, onde as sinapses tendem a ficar mais lentas com o passar dos anos.

Importante destacar que as sinapses ocorrem desde o útero materno possibilitando o aprendizado que permanece pois o cérebro humano se adapta , estabelecendo novas conexões. Outro dado relevante é o fato que nasce-se com o mesmo número de neurônios que terá durante a vida, sendo a pessoa saudável; no entanto, é alterado as suas conexões e atuações nas diversas fases da vida, como na adolescência, onde as sinapse diminuem de intensidade pois a camada de gordura que envolve os axônios e dendritos engrossam e facilitam a comunicação elétrica de informações neuronais. Amadurecendo o planejamento, julgamento e execuções complexas do comportamento na fase adulta.

Analisar e compreender como ocorre o aprendizado é substancial para entender qual o motivo que a criança não aprende, e deste modo a neurociência contribui e auxilia com esse conhecimento. Destacando que o sucesso para o aprendizado eficaz está na interligação do objeto a ser aprendido com o envolvimento que faça sentido, sendo necessário aulas participativas e que promovam a concentração e atenção para o fazer de um conceito científico.

As áreas do encéfalo desempenham funções importantes com habilidades e comportamento a serem desenvolvidos para a aprendizagem, são elas:

Localizado acima da coluna vertebral está o tronco encefálico que é o responsável pela atenção, condução das informações sensoriais e no controle das funções automáticas do organismo (respirar e batidas do coração). 

      O cerebelo, que está na região da nuca atrás do tronco encefálico, é o responsável pela coordenação motora, memória dos movimentos e mapeamento do espaço. 

E finalmente temos o cérebro, que é formado por duas semi esferas que mantêm conexões recíprocas para troca de informações, sendo o maior o feixe caloso que liga regiões de um hemisfério as suas contralaterais. A camada externa, conhecida como córtex (substância cinzenta) é extremamente enrugada e extensa,  é a camada central racional do homem onde as informações são codificadas e os pensamentos acontecem, pois o corpo neuronal está presente interpretando as informações. Já os axônios e dendritos  mielinizados, conhecidos como substância branca, são responsáveis pela circulação de informação.

No cérebro também está o sistema límbico (conhecido como cérebro emocional), que é o centro de interpretação da vida emocional do homem, importante para a memória, pois se encontra o hipocampo que processa os conhecimentos formais e armazena as memórias recentes, e a amígdala que processa as memórias carregadas de emoção; ambos são estruturas onde o processo de memorização acontece.

Os lobos occipitais, localizados na parte posterior ao córtex, responsáveis pela visão; os lobos temporais, localizada nas laterais, responsáveis pela audição e linguagem; os lobos parietais, localizados na parte superior, responsáveis pelo tato e informações somestésicas; e na área anterior aos lobos parietais e frontais responsável pelas funções motoras, planejamento e comportamentos complexos.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Ao fim deste artigo podemos fazer algumas considerações sobre a trajetória da neurociência, o sistema nervoso central com sua formação e funcionamento, o caminho percorrido no encéfalo desde a recepção da informação até a construção do conhecimento.

Muitas pessoas, usando de seus conhecimentos, observações e investigações lançaram as fundações históricas das Neurociências que perpassam muitas gerações. Homens e mulheres hoje em dia estão trabalhando em todos os níveis de análise, utilizando todos os tipos de tecnologia para trazer alguma luz ao estudo do encéfalo. 

Compreender como o sistema nervoso funciona é o objetivo da Neurociências. Sabendo que a atividade cerebral se reflete no comportamento, registros comportamentais cuidadosos nos informam acerca das capacidades e limitações da função cerebral, uma vez que muitas percepções importantes podem ser adquiridas externamente.  Os métodos tecnológicos de imagem, auxiliam a ver quais as diferentes regiões do encéfalo humano que se tornam ativas sob diferentes condições, informações e estímulos. 

Conhecendo as áreas cerebrais e suas funções, compreendemos que a aprendizagem cognitiva é complexa, pois diz respeito a uma série de processos neurais capazes de modificar a estrutura e funcionamento do cérebro, bem como o comportamentos que aprendem através de estímulos ambientais e as interações sociais.  

Em posse dos conhecimentos da neurociência, se torna mais evidente como se aprende, contribuindo positivamente e possibilitando ressignificar os objetivos e mecanismos de aprendizagem.

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