ANO 9 Edição 96 - Setembro 2020 INÍCIO contactos

Marinho Lopes


O que nos vai na cabeça – parte II    

 

Na primeira parte (ver InComunidade, ed. 95) falei-vos da tecnologia telepática de Hans Berger, o electroencefalograma.  O que é que o electroencefalograma mede? De que forma é que mede? Ainda é usado? O que mudou? E para lá do electroencefalograma, o que temos?

 

Sim, o electroencefalograma ainda é usado. Mais: é a técnica mais usada para medir sinais cerebrais (em parte por ser relativamente barata em comparação com as alternativas). Já não se usam os galvanómetros mencionados na primeira parte, e a forma como o sinal eléctrico é gravado também já não é em papel, como era. Não obstante, os princípios físicos da técnica mantém-se os mesmos.

O electroencefalograma mede diferenças de potencial eléctrico entre diferentes pontos do escalpe através de uma multitude de eléctrodos:

 

 

O número de eléctrodos é variável, bem como a sua localização no escalpe. A nível clínico é comum usar-se 21 eléctrodos distribuídos mais ou menos uniformemente pelo escalpe. Em investigação usam-se por vezes muito mais eléctrodos (por vezes mais de 200 eléctrodos). Nas fotos de cima podem ver dois exemplos (o do lado direito tem uma touca, a qual facilita a colocação dos eléctrodos em posições pré-estabelecidas).

Note-se que como estamos a medir diferenças de potencial, precisamos de dois eléctrodos para medir um sinal eléctrico. Assim, com 21 eléctrodos medimos 20 sinais (usando um eléctrodo como referência). Eis um exemplo de um electroencefalograma:

 

 

Cada linha representa a diferença de potencial medida entre dois eléctrodos ao longo do tempo, sendo que o tempo lê-se da esquerda para a direita. Neste exemplo, vemos que a actividade cerebral se caracterizava por uma baixa amplitude e alta frequência no início da medição (lado esquerdo), mas a dada altura (mais ou menos a meio), o sinal aumentou de amplitude e a frequência diminuiu (isto é, a diferença temporal entre máximos e mínimos aumentou). O que aconteceu é que a pessoa de quem se estava a medir estes sinais cerebrais teve uma crise epiléptica que começou a meio deste electroencefalograma. De facto, esta é uma das utilizações mais importantes do electroencefalograma: permite medir crises epilépticas e outros sinais característicos de epilepsia. Além disto, também é fácil reconhecer a partir do electroencefalograma se o indivíduo está acordado, a dormir, ou morto. Ler pensamentos é outra história. Não obstante a possibilidade de inferir correlações entre determinadas tarefas mentais e os sinais medidos, não é claro que as correlações sejam sempre robustas, fidedignas e únicas, e muito menos que se possa extrapolar entre tarefas ou indivíduos. Adicionar mais eléctrodos é apenas útil até um dado limite, pois se os eléctrodos estiverem muito próximos uns dos outros, medem mais ou menos o mesmo.

A maior limitação do electroencefalograma está na sua resolução espacial. Os sinais medidos no escalpe são produzidos por correntes eléctricas geradas pelos neurónios “dentro” do cérebro (recorde o funcionamento dos neurónios no artigo sobre o cérebro, InComunidade, ed. 73). Como o cérebro tem mais de cem mil milhões de neurónios, aquilo que o electroencefalograma mede é uma soma imensa de muitos sinais diferentes, em localizações diferentes do cérebro. Mais ainda, os sinais têm que atravessar vários meios antes de chegar aos eléctrodos, o que faz com que o sinal medido seja não só fraco, mas também distorcido. Ler a actividade de um só neurónio seria mais difícil que tentar ouvir uma pessoa entre todas as pessoas do mundo a falar em simultâneo! Como é que então conseguimos “ouvir” uma crise epiléptica? Conseguimos porque se trata de um “discurso” único em uníssono de uma imensa “população” de neurónios, cuja “voz” sobressai entre o “ruído global”. Mas mesmo neste caso, localizar essa população no cérebro pode ser difícil ou até mesmo impossível através da análise de uma electroencefalograma.

 

Dados os problemas apontados, é talvez fácil de adivinhar uma das soluções encontradas para os resolver… Se medir no escape é complicado e não permite uma boa localização da actividade neuronal, porque não medir dentro do próprio crânio?! É isso mesmo que um electrocorticograma (ou electroencefalograma intracraniano) faz:

 

 

Os sinais medidos são cerca de 10 vezes mais “fortes” que aqueles que se conseguem medir no escalpe e beneficia-se ainda da ausência de artefactos eléctricos resultantes de actividade muscular, movimento dos olhos, suor, etc. (que condicionam o electroencefalograma). Porém, o procedimento requer cirurgia, pelo que só é usado em pacientes que estejam a ser considerados para tratamento cirúrgico (como é o caso de pacientes com epilepsia que não respondam a medicação). Com esta técnica consegue-se ler actividade cerebral com uma precisão espacial muito superior à do electroencefalograma, contudo o electrocorticograma é limitado pelo número e disposição de eléctrodos que é possível implantar de forma segura.

Para efeitos de investigação científica, o electrocorticograma é interessante, mas bastante limitado, visto não poder ser usado em pessoas saudáveis por questões éticas. Felizmente, temos outras opções. Como talvez saiba, correntes eléctricas produzem campos magnéticos. Assim, temos uma outra técnica para medir os campos magnéticos produzidos por essa actividade: o magnetoencefalograma. Curiosamente, se Hans Berger soubesse um pouco de Física, em vez de medir correntes eléctricas, teria talvez medido campos magnéticos para tentar verificar a viabilidade da telepatia, isto porque o ar é um muito mau condutor eléctrico… Por outro lado, Berger teria tropeçado noutra dificuldade: os campos magnéticos produzidos são extremamente fracos. Isto é, são necessários dispositivos muito sensíveis para os medir, os quais não existiam no tempo de Berger.

 

Quão fraco é “extremamente fraco”? Os campos magnéticos são medidos em “teslas” (tal como a distância é medida em “metros”). A unidade tesla homenageia o físico Nikola Tesla. Para termos uma ideia de magnitudes e respectivos efeitos podemos considerar o campo magnético terrestre cujo efeito é notório na agulha de uma bússola: este campo magnético mede entre 25 a 65 microtesla à superfície da Terra (um micro é o mesmo que um milionésimo, isto é, uma parte num milhão). Já um magneto do frigorífico produz um campo magnético de cerca de 1 militesla. Trata-se, por isso, de um campo bastante mais forte que o campo magnético da Terra, como é aliás fácil de comprovar: quando aproximamos um destes magnetos de uma bússola, a agulha responde ao magneto, visto que a influência deste é superior à da Terra. Com uma experiência semelhante podem verificar se o vosso cérebro produz um campo magnético mais fraco ou mais forte que o da Terra. O que irão ver é que a bússola se mantém impassível à medida que a aproximam da vossa cabeça. De facto, os campos magnéticos produzidos pelo nosso cérebro são inferiores a 0.5 picotesla, ou seja, mais de cem milhões de vezes mais fracos que o campo magnético terrestre!

 

Para medirmos estes campos magnéticos minúsculos usamos SQUIDs, uma tecnologia que faz uso das propriedades supercondutoras de certos materiais quando arrefecidos a temperaturas muito baixas (SQUID é o acrónimo de Superconducting QUantum Interference Device, ou seja, dispositivo de interferência quântica supercondutora). O facto deste dispositivo requerer uma temperatura de funcionamento muito baixa (cerca de -270ºC) faz com que a técnica seja bastante dispendiosa e por isso não seja muito usada.

 

Eis um exemplo de um dispositivo que mede magnetoencefalogramas:

 

 

A máquina é enorme de novo devido ao arrefecimento. Porém, a magnetoencefalografia tem vantagens quando comparada com a electroencefalografia: os campos magnéticos não sofrem quase distorções nenhumas antes de chegarem aos sensores, o que permite uma localização mais precisa da origem dos sinais. Ainda assim, a localização não é perfeita, pois o problema é essencialmente impossível de um ponto de vista matemático. De certa forma é como que tentar triangular a origem de um sinal com um número insuficiente de antenas…

Na próxima parte iremos explorar outras técnicas com maior resolução espacial que o electroencefalograma e magnetoencefalograma.

 

 

“Aquela faixa mede a actividade mental. Se a colocares de forma tão apertada que desmaias, ela indica actividade mental reduzida.”

Bibliografia:
Este artigo foi em parte inspirado no quarto capítulo do livro: Buzsáki, G. (2006). Rhythms of the Brain. Oxford University Press.

 

 

Marinho Lopes é Doutor em Física pela Universidade de Aveiro.

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Paginação:

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