A neurociência computacional é uma área de pesquisa muito jovem e dinâmica, englobando várias técnicas matemáticas e computacionais em diversos níveis de abordagem. O seu uso tem sido crescente em neurociência e ciências cognitivas e nas áreas de interface entre elas e as chamadas ciências exatas.

A neurociência computacional é a área da neurociência que tem por objetivo propor modelos matemáticos e computacionais para simular e entender a função e os mecanismos do sistema nervoso. Por sua própria natureza ela é uma ciência interdisciplinar que combina diferentes campos do saber, como a neurobiologia, a física, a ciência da computação, a engenharia elétrica, a matemática aplicada e a psicobiologia. A neurociência computacional tem suas raízes históricas ligadas aos trabalhos de pessoas como Andrew Huxley, Alan Hodgkin, Wilfrid Rall, Donald Hebb e David Marr. Hodgkin e Huxley desenvolveram a técnica do grampo (ou fixação) de voltagem e criaram o primeiro modelo matemático para a geração do potencial de ação em um neurônio. Wilfrid Rall iniciou a modelagem computacional biofisicamente realista de neurônios e dendritos, usando a teoria do cabo para construir o primeiro modelo compartimental de um dendrito. Donald Hebb foi um dos pioneiros na tentativa de se encontrar um substrato biológico para os fenômenos mentais, propondo mecanismos sinápticos e neurais capazes de levar grupos (cell assemblies) de células dispersas pelo cérebro a atuar brevemente como sistemas únicos. David Marr impulsionou a abordagem computacional do cérebro, criando modelos para o funcionamento de estruturas como o hipocampo, o neocórtex e o cerebelo.

A neurociência computacional se diferencia da área da psicologia conhecida como conexionismo e das teorias sobre aprendizagem de disciplinas como aprendizado de máquina, redes neurais e teoria estatística de aprendizado, pois ela enfatiza descrições funcionais ou biologicamente realistas de neurônios e sua fisiologia e dinâmica. Os modelos da neurociência computacional buscam capturar as características essenciais do sistema biológico em escalas de tempo múltiplas, desde correntes de membrana e oscilações químicas até aprendizado e memória. Esses modelos computacionais são usados para testar hipóteses que possam ser verificadas diretamente por experimentos biológicos atuais ou futuros.

No momento o campo está passando por uma rápida expansão, provocado pelo acúmulo de dados experimentais e pelo aparecimento de pacotes de programas computacionais para a execução de simulações biologicamente detalhadas de neurônios individuais e redes de neurônios, como o NEURON e o GENESIS, que permitem a construção rápida e sistemática de modelos neurais em larga escala para estudos in silico.

Em medicina a neurociência é um campo de conhecimento dedicado ao estudo científico do sistema nervoso. A Sociedade de Neurociência foi fundada em 1969, mas o estudo do cérebro começou muito antes disso. Esses estudos abarcam: estrutura, funções, história da evolução, desenvolvimento, genética, bioquímica, fisiologia, farmacologia, informática, neurociência computacional e patologia do sistema nervoso. Tradicionalmente, é considerada um ramo das Ciências Biológicas. No entanto, recentemente, houve uma convergência de interesses de várias disciplinas afins, inclusive da Neuropsicologia e da Psicologia Cognitiva, além da Informática, Estatística e Física.

A neurociência investiga o funcionamento do sistema nervoso, em seu estado normal ou patológico, principalmente os elementos anatômicos e fisiológicos do cérebro, relacionando-os com outras disciplinas, como a teoria da informação, a semiótica, a linguística, e outras que se ocupam da observação das reações comportamentais, dos mecanismos de aprendizado e aquisição do conhecimento humano.

Ela se dedica a compreender a performance orgânica do mecanismo informacional que ocorre no sistema nervoso dos animais e do homem. Esta esfera do conhecimento inclui três campos fundamentais – a neurofisiologia, a neuroanatomia e a neuropsicologia. A primeira investiga as tarefas que cabem ao sistema nervoso. A neuroanatomia investiga a face estrutural deste sistema, tanto no seu ângulo microscópico quanto no macroscópico, para isso retalhando o cérebro, a coluna vertebral e os nervos periféricos externos.

A cibernética também tem colaborado com os avanços nesta disciplina, principalmente através da neurociência computacional, que visa estabelecer paradigmas dos campos da Matemática e da Informática, com o objetivo de imitar e compreender o funcionamento do sistema nervoso, para assim obter o domínio informacional do animal e das máquinas. Ela é uma ciência de caráter interdisciplinar, pois associa diferentes esferas do conhecimento, como a neurobiologia, a física, a ciência da computação, a engenharia elétrica, a matemática aplicada e a psicobiologia.

A aprendizagem e a educação estão intimamente ligadas ao desenvolvimento do cérebro, o qual é moldável aos estímulos do ambiente. Os estímulos do ambiente levam os neurônios a formar novas sinapses. Assim, a aprendizagem é o processo pelo qual o cérebro reage aos estímulos do ambiente, ativando sinapses, tornado-as mais "intensas". Como consequência, estas se constituem em circuitos que processam as informações, com capacidade de armazenamento molecular.

■ O estudo da aprendizagem une a educação com a neurociência

A neurociência investiga o processo de como o cérebro aprende e lembra, desde o nível molecular e celular até as áreas corticais. A formação de padrões de atividade neural considera-se que correspondam a determinados "estados e representações mentais"

O ensino bem sucedido provocando alteração na taxa de conexão sináptica, afeta a função cerebral. Por certo, isto também depende da natureza do currículo, da capacidade do professor, do método de ensino, do contexto da sala de aula e da família e comunidade.

■ Todos estes fatores interagem com as características do cérebro dos indivíduos

A alimentação afeta o cérebro da criança em idade escolar. Se a dieta é de baixa qualidade, o aluno não responde adequadamente a excelência do ensino fornecido.

■ Neurociência cognitiva e Educação

A neurociência cognitiva utiliza vários métodos de investigação (por ex. tempo de reação, eletroencefalograma, lesões em estruturas neurais em animais de laboratório, neuroimageamento) a fim de estabelecer relações cérebro e cognição em áreas relevantes para a educação. Está abordagem permitirá o diagnóstico precoce de transtornos de aprendizagem. Este fato exigirá métodos de educação especial, ao mesmo tempo a identificação de estilos individuais de aprendizagem e a descoberta da melhor maneira de introduzir informação nova no contexto escolar.

Investigações focalizadas no cérebro averiguando aspectos de atenção, memória, linguagem, leitura, matemática, sono e emoção e cognição, estão trazendo valiosas contribuições para a educação.

Pesquisadores em educação têm uma postura otimista de que as descobertas em neurociências contribuam para a teoria e práticas educacionais. Destarte, uma avalanche de artigos leigos em jornais diários e revistas de divulgação e mesmo periódicos científicos, têm exagerando os benefícios desta contribuição, variando daqueles totalmente especulativos àqueles incompreensíveis e esotéricos. Exemplos incluem empreendimentos para desenvolver currículo sob medida, para atender fraqueza/excelência daqueles alunos que usam preferencialmente um dos hemisférios. Este "neuromito" é uma informação infundada do que a neurociência pode oferecer à educação

Bruer o qual argumenta que a neurociência possivelmente nunca contribuirá para a educação devido à desarticulação de conhecimentos entre as duas áreas, contrapõe-se a postura de Connell (2004). O pesquisador da Universidade Harvard argumenta que, introduzindo o "nível de análise" com agregação da neurociência computacional, elimina as fronteiras específicas. Assim, a neurociência, psicologia e ciências cognitivas somadas à educação, trazem novo enquadramento e integração destas áreas do conhecimento.

■ Neurociência e prática educativa

A pesquisa em neurociência por si só não introduz novas estratégias educacionais. Contudo fornece razões importantes e concretas, não especulativas, porque certas abordagens e estratégias educativas são mais eficientes que outras.

Princípios da neurociência com potencial aplicação no ambiente de sala de aula

1. Aprendizagem e memória e emoções ficam interligadas quando ativadas pelo processo de aprendizagem. A aprendizagem sendo atividade social, alunos precisa de oportunidades para discutir tópicos. Ambiente tranquilo encoraja o estudante a expor seus sentimentos e ideias.
2. O cérebro se modifica aos poucos fisiológica e estruturalmente como resultado da experiência. Aulas práticas/exercícios físicos com envolvimento ativo dos participantes fazem associações entre experiências prévias com o entendimento atual.
3. O cérebro mostra períodos ótimos (períodos sensíveis) para certos tipos de aprendizagem, que não se esgotam mesmo na idade adulta. Ajuste de expectativas e padrões de desempenho às características etárias específicas dos alunos, uso de unidades temáticas integradoras.
4. O cérebro mostra plasticidade neuronal (sinaptogênese), mas maior densidade sináptica não prevê maior capacidade generalizada de aprender. Os Estudantes precisam sentir-se "detentores" das atividades e temas que são relevantes para suas vidas. Atividades pré-selecionadas com possibilidade de escolha das tarefas aumentam a responsabilidade do aluno no seu aprendizado.
5. Inúmeras áreas do córtex cerebral são simultaneamente ativadas no transcurso de nova experiência de aprendizagem. Situações que reflitam o contexto da vida real, de forma que a informação nova se "ancore" na compreensão anterior.
6. O cérebro foi evolutivamente concebido para perceber e gerar padrões quando testa hipóteses. Promover situações em que se aceite tentativas e aproximações ao gerar hipóteses e apresentação de evidências. Uso de resolução de "casos" e simulações.
7. O cérebro responde, devido a herança primitiva, às gravuras, imagens e símbolos. Propiciar ocasiões para alunos expressarem conhecimento através das artes visuais, música e dramatizações.

A neurociência oferece um grande potencial para nortear a pesquisa educacional e futura aplicação em sala de aula. Pouco se publicou para análise retrospectiva. Contudo, faz-se necessário construir pontes entre a neurociência e a prática educacional. Há forte indicação de que a neurociência cognitiva está bem colocada para fazer esta ligação de saberes.

FONTE:
InfoEscola;
Sandra Regina da Luz Inácio - • PhD em Administração de Empresas • PhD em Psicologia Clínica • Psicanalista • Mestre em Administração de Empresas, Especialista em Estratégias de Marketing em Turismo e Hotelaria, MBA em Gestão de Pessoas e Especialista em Informática Gerencial. • Diretora da DS Consultoria - Empresa Especializada em Empresas Familiares. • Vários livros e artigos publicados. - [Topo]