Trabalho - Neurociencia

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UERN – Universidade do Estado do Rio Grande do Norte
Campus Natal
Curso de Ciência e Tecnologia – 1º semestre
Disciplinas:
Seminário de Introdução ao curso de Ciência e Tecnologia
Leitura e Produção de texto I
Natal, Rio Grande do Norte, outubro de 2017.
UERN – Universidade do Estado do Rio Grande do Norte
Campus Natal
Curso de Ciência e Tecnologia – 1º semestre
Tema:
A MULTIDISCIPLINARIDADE DA NEUROCIÊNCIA 
E SUAS APLICAÇÕES TECNOLÓGICAS
Severino Diogo Rodrigues Dantas
Maria Eduarda de Oliveira Cruz
Eduardo Antônio Souto Alves Dias
Natal, Rio Grande do Norte, outubro de 2017.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...............................................................................................................04
2. UMA BREVE DEFINIÇÃO DA NEUROCIÊNCIA..................................................05
3. A MULTIDISCIPLINARIDADE DA NEUROCIÊNCIA.........................................06
3.1. NEUROCIÊNCIA COMPUTACIONAL..................................................................08
3.2. NEUROCIÊNCIA NA EDUCAÇÃO E APRENDIZAGEM..................................10
5. CONCLUSÃO.................................................................................................................13
6. REFERÊNCIAS..............................................................................................................14
1. INTRODUÇÃO
A neurociência além de ser interdisciplinar é uma das áreas epistêmicas de maior potencial tecnológico multidisciplinar, ou seja, ela pode ser aplicada em várias áreas do conhecimento, por exemplo: negócios, educação, esporte, psiquiatria, fisioterapia, investigação forense, medicina, engenharia biomédica, engenharia robótica, dentre outras. Destaca-se por possuir aplicabilidade intrínseca ao conforto e prolongamento da vida humana, além de ser uma ciência relativamente nova¹ e permitir infinitas possibilidades de evolução e aperfeiçoamento epistemológico dentro da academia científica. 
A possibilidade de compreensão dos mecanismos emotivos, pensamentos e ações, patologias físicas e mentais, sonhos e imaginação, aprendizado e esquecimento, fazem dessa ciência objeto de fascínio tanto pelos cientistas, quanto pela população de senso-comum. Seus resultados empíricos sobre genes, proteínas, células, circuitos, organismos podem agora ser usados por profissionais da saúde, terapeutas, professores, legisladores. (RIBEIRO, 2013). 
Esta característica pragmática da neurociência acaba fazendo dela um alvo para altos investimentos morais, financeiros e consequentemente intelectuais.
Neste trabalho falaremos sobre a produção de conhecimento na área da neurociência e das tecnologias que resultam em sua aplicabilidade, como também da sua utilização e de seus resultados.
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1. A neurociência ainda não dispõe de um quadro conceitual para interpretar em nível elevado de abstração dados obtidos em experimentos laboratoriais (NAOE, Aline, 2014). 
2. UMA BREVE DEFINIÇÃO DA NEUROCIÊNCIA
Estudos vêm sendo feitos no cérebro humano a milhares de anos, mas apenas no último século tivemos resultados significativos dentro do sistema empírico-metodológico da ciência. Ainda assim, acreditava-se que empreendimentos nesse campo eram inconcebíveis devido à falsa crença de que o cérebro humano era imutável. Entretanto, o termo neurociência surge logo após esse paradigma ser quebrado e com a descoberta da plasticidade cerebral (neuroplasticidade) os estudos na área se tornaram mais viáveis e suas aplicações cada vez mais úteis. (DOIDGE, 2014).
A neuroplasticidade permite que os neurônios se regenerem tanto anatomicamente quanto funcionalmente formando novas conexões sinápticas², em outras palavras, é uma habilidade de recuperação e reestruturação do nosso cérebro. (KOLB, 2011). 
Essa capacidade nos da oportunidade de trazer mais conforto à vida humana, fazendo uma região saudável do cérebro assumir atividades antes exercidas pela parte danificada. Também podemos usar da plasticidade para melhorar a eficiência de cérebros saudáveis, tanto em respostas físicas quanto mentais.
No mais, a neurociência é uma ciência multidisciplinar responsável por analisar o sistema nervoso e suas funcionalidades, com o objetivo de entender a biologia por trás do comportamento humano. Ela pode ser dividida em alguns campos de estudos, são eles: neuropsicologia (responsável pela interação que há entre as ações dos nervos e as funções psicológicas), neurociência cognitiva (possui foco na capacidade cognitiva do indivíduo), neurociência comportamental (procura estabelecer ligações entre os comportamentos empíricos - como a forma de falar e os gestos - com os comportamentos internos, como as emoções e os sentimentos), neuroanatomia (objetiva compreender toda a estrutura do sistema nervoso) e a neurofisiologia (estuda as funções ligadas as várias áreas do sistema nervoso). (SQUIRE, 2008). 
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2. Conexões neurais que controlam todas as nossas funções cognitivas. 
3. A MULTIDISCIPLINARIDADE DA NEUROCIÊNCIA
O cérebro humano é responsável tanto pelas funções de atividade exercida pelo corpo quanto pela mente, como por exemplo: pensamento lógico e simbólico, competência comunicativa, criatividade, equilíbrio, pontaria, etc. E nossa convivência em sociedade depende de cada uma dessas variáveis devido a características evolutivas, sociais, culturais e econômicas. (HARARI, 2017). 
Portanto, é evidente que a aplicabilidade de estudos feitos nesta área são totalmente multidisciplinares, apesar da neurociência ainda estar engatinhando.
O fato de a neurociência ser uma ciência relativamente nova não atrapalha a aquisição de resultados, muito pelo contrário, isso apenas impulsiona a criatividade dos cientistas pelo fato de que ainda existe muito a se descobrir. A façanha de tornar empíricos os processos sentimentais e subjetivos da mente humana chama atenção também dos filósofos e sociólogos, isso se faz muito mais abrangente à superfície de possibilidades a serem estudadas. A própria ética cabe dentro desse leque e pode se tornar um empecilho para o desenvolvimento científico e tecnológico na área. Assim como acontece com a bioética³ dentro da biologia e da medicina, acontece também com a neuroética4 dentro da neurociência. 
Porém, o fato de cada subárea da neurociência atuar de forma diferente em seus métodos e atividades de pesquisa abre ainda mais espaço multidisciplinar para suas aplicações científico-tecnológicas. Através da psicologia, a neuropsicologia atua na recuperação de lesões, malformações, alterações genéticas ou em qualquer outro agravo que afete o sistema nervoso. (MADER, 1996). 
Também possui aplicação na psiquiatria e na medicina geral.
A neurociência cognitiva, por outro lado, procura melhorar a atenção, a consciência, a memória e as decisões, trazendo clara aplicabilidade para a aprendizagem, educação, psicologia, fisioterapia mental, economia, esportes, etc. A neurociência comportamental estuda os nossos processos mentais, a influência das nossas ações, emoções, sentimentos, dentes outros. Isso nos dá aplicação na investigação forense e na análise comportamental. A neuroanatomia nos fornece soluções para psicopatologias e avanços na engenharia robótica. E por último, a neurofisiologia contribui para ciências médicas aplicadas como a neurologia e a neurofisiologia clínica. 
Porém, os exemplos citados acima são apenas alguns dentre centenas de ramificações em sua árvore de funcionalidade. A credibilidade que o método científico fornece a neurociência advém também dos seus resultados tecnológicos. A realidade é conhecida na experiência, não nas suposições. Essa característica pragmática da neurociência incita uma chuva de utilidades e trás fascínio as nossas mentes, o que a tornou tão importante em nível de ser considerada convergente e habilitadora5 não foi sua especialização, mas sua multiaplicabilidade.
Além disto, iremos falar especificamente sobretrês áreas que recebem suporte ou suportam esta ciência, são elas: neurociência computacional, educação e aprendizagem.
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3. A Bioética estuda os problemas e implicações morais ocasionados pelas pesquisas científicas em biologia e medicina (JAHR, 2017).
4. A Neuroética é o estudo dos avanços éticos, legais e sociais em neurociências (HAMDAN, 2017).
5. Os termos convergente e habilitadora estão relacionados com a capacidade de tecnologias causarem mudanças tecnológicas radicais que transformam a humanidade e sua cultura, bem como tem o potencial e a tendência de gerar um ciclo acelerado de desenvolvimento e criar tecnologias derivadas aplicadas virtualmente a todos os campos do conhecimento, beneficiando o aumento do desempenho humano, seus processos e produtos, qualidade de vida e justiça social (Disponível em: http://www.mctic.gov.br). 
3.1. NEUROCIÊNCIA COMPUTACIONAL
Sabemos que modelos matemáticos e computacionais são os nossos principais suportes lógicos integrados ao método científico atual. Eles fornecem suporte para milhões de suposições científicas que são produzidas diariamente na academia, sem eles uma grande parte das teorias científicas não teria embasamento experimental porque alguns experimentos físicos são muito caros e outros impossíveis de serem replicados pela nossa tecnologia atual. 
Trabalha-se na neurociência com partículas nanométricas, na qual muitas vezes tem-se que simular sistemas complexos irreplicáveis fisicamente, como por exemplo, as atividades neuronais. A área computacional da neurociência é uma ciência interdisciplinar e usa de modelos matemáticos e computacionais de células, circuitos e redes neurais para teorizar o funcionamento do sistema nervoso e as funções cerebrais. (DAYAN, 2011).
Alguns cientistas dizem que a proposta de pesquisa da neurociência computacional – entender e replicar a mente humana – é o maior desafio intelectual de toda a humanidade. A própria proposta de estudo já demanda em si tecnologia e anda de mãos dadas com a inteligência artificial. Os resultados poderão ser aplicados em tecnologias de ponta e sem dúvidas com valor agregado maior que qualquer outra tecnologia atual. De acordo com Costa (2014, p. 3),
A neurociência computacional pode ser empregada para a construção de um sistema computacional inteligente capaz de tratar e analisar grandes volumes de dados semiestruturados, elaborar jogos educacionais ou mesmo desenvolver aplicações móveis direcionadas ao apoio diagnóstico e rastreio de Transtorno de Aprendizagem.
Embora uma das grandes dificuldades da área seja modelar matematicamente e computacionalmente um transtorno de aprendizagem, hoje em dia já tem exemplos tecnológicos da neurociência computacional aplicados na educação e aprendizagem e na inteligência artificial. 
Modelos computacionais que trabalham para simular como o nosso cérebro processa informações visuais foram usados para criar softwares capazes de reconhecer objetos em uma rua movimentada. (POGGIO, 2007). 
A qualidade e a precisão dos resultados foram surpreendentes, devido a isso, tecnologias como essa vem sendo produzidas diariamente, por exemplo: a máquina dos sonhos. Pesquisadores criaram uma máquina que traduzia computacionalmente as atividades cerebrais durante os sonhos e os convertia em imagens, ela indicava pixel por pixel as informações relevantes dos sonhos. 
Na neurociência temos muitos dados e pouco embasamento científico para decodificá-los, a neurociência computacional ajuda a reorganizá-los e aplicá-los de alguma maneira prática nas nossas vidas. É um ramo da neurociência que tem muito potencial e bastante importância tecnológica.
Na imagem 2, temos um dispositivo chamado Feel. Ele é capaz de identificar o estado emocional do usuário acompanhando apenas suas alterações fisiológicas, como a temperatura da pele e o pulso sanguíneo. Todas as informações adquiridas são enviadas para um aplicativo instalado no smartphone do usuário. Os neurocientistas investigam as nossas reações fisiológicas como resposta aos nossos sentimentos e aplicam os resultados computacionalmente.
O conhecimento adquirido através do mapeamento da área emocional do cérebro nos fornece informações suficientes para criar condições mais apropriadas para o aumento da satisfação e do desempenho pessoal, da liberação natural de criatividade, e do desempenho na dinâmica do processo empresarial, etc. (Disponível em: Revista-Scientific-American – no.49). 
Essas tecnologias vêm sendo adquiridas a partir de simulação computacional e são constantemente aplicadas nos negócios e no consumo, a nível empresarial. 
3.2. NEUROCIÊNCIA NA EDUCAÇÃO E APRENDIZAGEM 
A neurociência caiu como uma luva nas mãos que nos moldam para a convivência em sociedade. Ela nos trouxe várias explicações de como funciona o nosso processo de educação comportamental e de aprendizagem, e também nos forneceu as ferramentas necessárias para auxiliar no nosso desenvolvimento racional e emocional. Esse ramo da neurociência é totalmente necessário e inovador, pois ele procura entender como as redes neurais são estabelecidas no momento da aprendizagem, como também de que maneira os estímulos chegam ao cérebro, da forma como as memórias se consolidam e de como acessar essas informações armazenadas. (NASCIMENTO, 2011). 
Hoje se sabe o que acontece quando o cérebro esta captando, analisando e transformando estímulos em conhecimento e o que ocorre nas células nervosas quando elas são requisitadas e lembra-se do que foi aprendido. Estão provadas, por exemplo, as vantagens de estabelecer ligações com o conhecimento prévio do aluno ao introduzir um novo assunto e de trabalhar também a emoção em sala de aula. (NASCIMENTO, 2011, p.25-26, grifo nosso). 
O conhecimento adquirido através desse ramo de pesquisa pode ser aplicado na educação e aprendizagem de várias formas diferentes graças às características plásticas do nosso cérebro. Apesar da neuroplasticidade em crianças ser mais tênue de desenvolvimento do que em adultos, esse processo científico pode ser aplicado em pessoas de todas as idades. (DOIDGE, 2014). 
Nós literalmente temos um cérebro que se transforma para sobreviver em um mundo de constante transformação. (DOIDGE, 2014).
Porém, o processo de educação é diferente do processo de aprendizagem. A educação busca uma universalização do ensino a nível social, enquanto que a aprendizagem é um processo único do individuo e advém da capacidade adquirida geneticamente e intersubjetivamente. Alguns indivíduos são mais propensos à aprendizagem do que outros, assim como outros possuem uma educação melhor vista pela sociedade.
Entretanto, conhecer a funcionalidade do cérebro não se iguala a qualidade licenciada de ensinar os alunos. Nas crianças a aprendizagem e a educação estão intrinsecamente ligadas ao desenvolvimento do cérebro, o qual é completamente aberto à modelagem aos estímulos do ambiente, de forma que, eles levem os neurônios a formar novas sinapses. (NASCIMENTO, 2011). 
Nos adultos, devido à plasticidade consolidar atividades feitas com mais constância, as teorias devem ser aplicadas de forma diferente, e é aí que entra as aplicações tecnológicas educacionais da neurociência. 
Dois neurocientistas chamados Merzenich e Jenkins descobriram que os neurônios podem processar dados mais rapidamente à medida que são treinados e se tornam mais eficientes. Logo em seguida, Merzenich percebeu que prestar atenção é totalmente importante para a mudança plástica em longo prazo. Com essas informações, Merzenich junto com alguns outros cientistas, desenvolveu um programa de treinamento para crianças com disfunção de linguagem e deficiência de aprendizagem. (DOIDGE, 2014). 
Este é um ótimo exemplo de aplicação tecnológica da neurociência na educação: de acordo com Doidge (2014, p.86),
As crianças que usaram o Fast ForWord tiveram um progresso significativo em testes padronizados de fala, linguagem e processamento auditivo, terminaram com pontuações normais ou superiorese preservaram os ganhos quando testadas novamente, seis semanas depois do treinamento.
O programa possui tecnologia computacional e consiste em sete exercícios de treinamento para o cérebro. Um deles melhora a capacidade de distinguir sons curtos de longos, em outro o usuário aprende a diferenciar combinações de consoantes e vogais, que são facilmente confundidas. O próximo ajuda na adaptação da audição do usuário a frequências cada vez mais altas. E outro ajuda a gravar combinações de sons.
Na imagem 1, vemos que o programa possui uma interface bem agradável. O jogo fornece um sistema de recompensa aos jogadores para incentivar a permanência no jogo e mostrar os níveis de amadurecimento racional desenvolvido pelo uso do mesmo. Os testes mostraram que os usuários adoravam jogá-lo e que até ansiavam por isso, de certa forma, os cientistas conseguiram uma tecnologia capaz de divertir e melhorar o processamento mental geral, ao mesmo tempo.
O uso de jogos ajuda no funcionamento integrado de muitos processos mentais como a percepção, a atenção, o raciocínio, a memória, a linguagem, etc. (LURIA, 1979 apud VYGOTSKY, 1991). 
Além disso, não é de se espantar que com o tempo surjam novas tecnologias ligadas a informação e a computadores que auxiliem na educação e no aprendizado e que tenham origem na neurociência. 
Outras tecnologias propostas pela neurociência que auxiliam na educação e aprendizado incluem técnicas educacionais como direcionamento de motivação, treinamento de combate à dislexia, substituição de medicamentos por atividades de estimulação mental, treinamento de coaching, etc.
4. CONCLUSÃO
Observamos o quão desafiador pode ser aplicar tecnologicamente o conhecimento adquirido nas neurociências. A qualidade e quantidade de dados são infinitamente superiores ao que sabemos sobre eles. É preciso embasar melhor as teorias para encontrarmos mais utilidades práticas e tecnológicas. 
Vimos que a neurociência computacional auxilia na produção de conhecimento simulando experiências neurais e também como podemos usar essas informações a nosso favor, mas que ainda temos recursos muito limitados para replicar os resultados a nível empírico. Também destacasse no texto a importância da neurociência para o processo de educação e aprendizagem e como podemos usar a tecnologia integrada a essa área da neurociência, mas infelizmente, nos limitamos ao que atualmente sabemos a respeito do comportamento humano.
Acreditamos que com o passar dos anos a interdisciplinaridade da neurociência resolva esse problema, uma vez que a cada ano que passa existem novas epistemologias integrando-se com ela, dando suporte, auxiliando e trazendo para a neurociência cada vez mais teorias e multiaplicabilidade.
5. REFERÊNCIAS
DAYAN, P.; ABBOTT, L.F. Theoretical Neuroscience: Computational and Mathematical Modeling of Neural Systems. 2000. Disponível em: <http://cns-classes.bu.edu/cn510/Papers/Theoretical%20Neuroscience%20Computational%20and%20Mathematical%20Modeling%20of%20Neural%20Systems%20-%20%20Peter%20Dayan,%20L.%20F.%20Abbott.pdf>. Acesso em: 20 out. 2017
DOIDGE, Norman. O Cérebro que se Transforma: Como a Neurociência pode curar as pessoas. 6. ed. Rio de Janeiro: RECORD, 2014. 
HAMDAN, Amer Cavalheiro. Neuroética: a institucionalização da ética na neurociência. 2017. Disponível em: < http://www.scielo.br/pdf/bioet/v25n2/pt_1983-8042-bioet-25-02-0275.pdf>. Acesso em: 19 out. 2017
HARARI, Yuval Noah. Sapiens: Uma Breve Historia da Humanidade. Tradução por Janaina Marco Antonio, 22. ed. Porto Alegre: L&PN Editores , 2017.
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KOLB, B.; GIBB, R. Searching for factors underlying cerebral plasticity in the normal and injured brain, Journal of Communication Disorders. 2010. Disponível em: <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2991189/>. Acesso em: 17 out. 2017
MADER, Maria Joana. Avaliação neuropsicológica: aspectos históricos e situação atual. 1996 . Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1414-98931996000300003>. Acesso em: 18 out. 2017
MINISTÉRIO DA CIÊNCIA, TECNOLOGIA, INOVAÇÕES E COMUNICAÇÕES. Tecnologia convergentes e habilitadoras. [s.n.t.]. Disponível em: http://www.mctic.gov.br/mctic/opencms/tecnologia/tecnologias_convergentes/paginas/tecnologias_convergentes_e_habilitadoras/TECNOLOGIAS_CONVERGENTES_E_HABILITADORAS.html#. Acesso em: 19 out. 2017
NAOE, Aline. Neuromatemática, a nova ciência do cérebro. 2014. Disponível em: <http://www5.usp.br/42539/projeto-liderado-pela-usp-investiga-a-neuromatematica-nova-ciencia-do-cerebro/>. Acesso em: 16 out. 2017
NASCIMENTO, Maria José Soares do. O papel da Neurociência no Processo de Aprendizagem. 2011. Disponível em: <http://www.avm.edu.br/docpdf/monografias_publicadas/C206339.pdf>. Acesso em: 18 out. 2017
POGGIO, Tomaso. Neuroscience: New Insights for AI?. 2007. Disponível em: <https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-540-77028-2_2>. Acesso em: 21 out. 2017
RIBEIRO, Sidarta. Neurociência: Estudos Avançados. 2013. Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-40142013000100002>. Acesso em: 16 out. 2017
SQUIRE, Larry R. et al. Fundamental Neuroscience. 3. ed. Amsterdam: Elsevier, 2008.