Havia pouca chance de perder o elefante na sala. Cerca de doze anos após a morte de Simba no Cleveland Metroparks Zoo, uma placa de meia polegada de seu cérebro amarelado, enrugado e do tamanho de uma bola de basquete foi projetada antes de John Allman, neurocientista do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena.
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Preservada em formaldeído, parecia uma meia panqueca, congelada em um leito de gelo seco. Allman cuidadosamente cortou usando o equivalente de laboratório de um cortador de carne de carne. Levando mais de uma hora, ele esculpiu 136 seções finas como papel.
Allman estava à procura de um tipo peculiar de célula cerebral que ele suspeita ser a chave de como o elefante africano - como um ser humano - consegue ficar em sintonia com as nuances sempre mutantes da interação social. Essas células cerebrais em forma de fuso, chamadas neurônios von Economo - nomeadas para o homem que as descreveu pela primeira vez - são encontradas apenas em seres humanos, grandes símios e um punhado de outras criaturas notavelmente gregárias. Allman, de 66 anos, compara os cérebros de pessoas e outros animais para obter informações sobre a evolução do comportamento humano.
"A neurociência parece realmente relutante em abordar a questão do que é nosso cérebro que nos torna humanos, e John está fazendo exatamente isso", diz Todd Preuss, neuroanatomista e antropólogo do Centro Nacional de Pesquisa de Primatas Yerkes, em Atlanta. "Sabemos muito pouco sobre como nossos cérebros diferem de outros animais", exceto que nossos cérebros são maiores.
Os neurônios de von Economo são a descoberta mais notável dos últimos anos na pesquisa comparativa do cérebro, na qual os cientistas revelam diferenças sutis entre as espécies. O neuroanatomista Patrick Hof e seus colegas da Escola de Medicina Mount Sinai, em Manhattan, encontraram pela primeira vez os neurônios em espécimes de cérebro humano em 1995, em uma região em direção à frente do cérebro chamada de córtex cingulado anterior. A maioria dos neurônios tem corpos em forma de cone ou estrela com várias projeções ramificadas, chamadas dendritos, que recebem sinais das células vizinhas. Mas os neurônios de von Economo são finos e alongados, com apenas um dendrito em cada extremidade. São quatro vezes maiores que a maioria das outras células cerebrais e, mesmo em espécies que possuem células, são raras.
Descobriu-se que a equipe de Manhattan havia redescoberto um tipo celular obscuro identificado pela primeira vez em 1881. Hof nomeou as células depois de um anatomista baseado em Viena, Constantin von Economo, que descreveu precisamente os neurônios em cérebros humanos em 1926; depois as células escorregaram para a obscuridade. Hof começou a procurar nos cérebros de primatas mortos, incluindo macacos e grandes primatas - chimpanzés, bonobos, gorilas e orangotangos - doados por zoológicos e santuários. Ele contatou Allman, que tinha uma coleção de cérebros de primatas, e pediu-lhe para colaborar. Em 1999, os cientistas relataram que todas as espécies de grandes símios tinham células von Economo, mas primatas menores, como macacos, lêmures e tártaros, não o faziam. Isso significa que os neurônios evoluíram em um ancestral comum de todos os grandes símios, cerca de 13 milhões de anos atrás, depois que divergiram de outros primatas, mas muito antes de as linhagens humanas e de chimpanzés divergirem há cerca de seis milhões de anos.
Embora Allman seja renomado como um neuroanatomista, não é surpreendente encontrá-lo investigando questões maiores sobre o que significa ser humano. Seu doutorado, da Universidade de Chicago, estava em antropologia e há muito tempo se fascina com a evolução do cérebro de primatas. Ele realizou estudos de referência com seu colega Jon Kaas, identificando as partes do cérebro de macacos-de-coruja que analisam informações visuais e tornam a visão possível. Em 1974, Allman mudou-se para o Caltech, onde estudou a visão por 25 anos. Mas ele também ansiava por descobrir como o funcionamento básico do cérebro humano molda o comportamento social. Os neurônios de von Economo imediatamente capturaram seu interesse.
Allman, que é divorciado, mora em uma casa de tijolos de 150 anos em San Marino, que divide com dois pastores australianos, Luna e Lunita. Fotografias em tons de sépia de sua avó sufragista estão penduradas na parede da sala de estar. Sendo "notoriamente noturno", como diz Allman, raramente chega ao laboratório antes das 13h, sai à noite para continuar trabalhando em casa e geralmente fica acordado até as duas da manhã. O escritório do Caltech é pouco iluminado por uma única janela e uma pequena janela. lâmpada de mesa; parece uma caverna cheia de livros e papéis. No final do corredor, lâminas de vidro de gorila, bonobo e tecido cerebral de elefante, manchadas de azul e marrom, secam-se sobre mesas e balcões.
A partir do trabalho de von Economo, Allman descobriu que as células incomuns pareciam residir apenas no córtex cingulado anterior (ACC) e em outro nicho do cérebro humano, a insula frontal (FI). Estudos de escaneamento cerebral estabeleceram que o ACC e FI são particularmente ativos quando as pessoas experimentam emoção. Ambas as áreas também parecem ser importantes para o "automonitoramento", como a percepção de sensações corporais de dor e fome ou o reconhecimento de que alguém cometeu um erro. O ACC parece amplamente envolvido em quase todo esforço mental ou físico.
Por outro lado, a ínsula frontal pode desempenhar um papel mais específico na geração de emoções sociais, como empatia, confiança, culpa, constrangimento, amor - até mesmo senso de humor. De acordo com experimentos que medem o funcionamento de várias regiões do cérebro, a área se torna ativa quando uma mãe ouve um bebê chorando, por exemplo, ou quando alguém examina um rosto para determinar as intenções da outra pessoa. A IA é onde o cérebro monitora e reage aos "sentimentos viscerais" das sensações corporais ou interações dentro de uma rede social, diz Allman. É o elo entre o automonitoramento e a conscientização dos outros, que nos possibilita entender os sentimentos de outras pessoas. "A proposição básica de que estou avançando", diz ele, "é a noção de que a autoconsciência e a consciência social fazem parte do mesmo funcionamento, e as células de von Economo fazem parte disso".
Allman acha que os neurônios aceleram a comunicação do ACC e FI para o resto do cérebro. As células são incomumente grandes e, no sistema nervoso, o tamanho geralmente se correlaciona com a velocidade. "Eles são grandes neurônios, o que eu acho que fazem uma leitura muito rápida de algo e depois transmitem essa informação em outro lugar rapidamente", diz ele. Ele especula que, à medida que nossos ancestrais primatas desenvolveram cérebros cada vez maiores, eles precisavam de conexões de alta velocidade para enviar mensagens por distâncias maiores. "O grande tamanho do cérebro necessariamente leva a uma diminuição da comunicação dentro do cérebro", acrescenta. "Então, uma maneira de lidar com isso é ter algumas populações especializadas de células que são bastante rápidas".
Dado que os neurônios vivem nos hot spots sociais do cérebro, Allman teoriza que o sistema celular von Economo permite uma leitura rápida e intuitiva de situações voláteis e emocionalmente carregadas. Os neurônios "permitiriam um ajuste rápido para mudar contextos sociais", ele especula. No passado antigo, essa fiação neural poderia ter conferido uma vantagem de sobrevivência a nossos ancestrais, permitindo-lhes fazer julgamentos precisos em frações de segundo, especialmente sobre quem eles poderiam confiar ou não.
Allman, Hof e seus colegas procuraram por neurônios von Economo em mais de 100 espécies de animais, de preguiças a ornitorrincos. Apenas alguns deles, além de primatas e elefantes, são conhecidos por terem as células: baleias jubarte, cachalotes, baleias-comuns, orcas e golfinhos-de-garrafa-nariz. As células presumivelmente evoluíram em espécies extintas que deram origem a esses mamíferos marinhos há 35 milhões de anos.
Enquanto eu o observava separar o cérebro de elefante no Caltech, Allman, com os colegas Atiya Hakeem e Virginie Goubert, finalmente chegou ao FI do hemisfério esquerdo de Simba. Três dias depois, o exame microscópico das fatias do cérebro revelou que ele estava pontilhado com as distintas células fusiformes. Isso confirmou o avistamento prévio de neurônios semelhantes no FI do hemisfério direito de Simba. As células dos elefantes são maiores que as humanas e primatas, aproximadamente do tamanho dos neurônios das baleias, mas o tamanho e a forma são inequivocamente neurônios de von Economo.
Contando as células de von Economo em 16 lâminas - uma tarefa que envolve os olhos -, Hakeem e Allman estimam que existam cerca de 10.000 deles na FI do tamanho de selo postal no lado direito do cérebro do elefante, ou cerca de 0, 8% do Os 1, 3 milhões de neurônios da FI. Os neurônios de Von Economo são mais abundantes na IA humana, com uma média de 193.000 células e representando cerca de 1, 25% de todos os neurônios existentes. Em números absolutos, o cérebro humano tem cerca de meio milhão de neurônios von Economo, muito mais do que o cérebro de elefantes, baleias ou grandes símios. Allman e seus colegas não encontraram nenhum dos parentes mais próximos do elefante: o tamanduá, o tatu e o rock hyrax. A ausência das células nessas espécies sustenta a teoria de Allman de que os neurônios são uma característica dos grandes cérebros.
Allman especula que tais células evoluem prontamente de um pequeno conjunto de neurônios no córtex insular que são encontrados em todos os mamíferos e regulam o apetite. Ele acha que enquanto as células de von Economo provavelmente evoluíram para acelerar a informação em torno de um grande cérebro, elas foram cooptadas pelas demandas das interações sociais. Se ele estiver certo, animais sociais inteligentes, como baleias e elefantes, podem ter a mesma fiação especializada para empatia e inteligência social que os seres humanos.
As baleias e os elefantes, como as pessoas e os grandes símios, têm cérebros grandes e um estágio juvenil prolongado, durante o qual aprendem com os mais velhos. Eles se reconhecem e desenvolvem relacionamentos cooperativos ao longo da vida. As baleias assassinas caçam em grupos e protegem os companheiros feridos. A sociedade dos elefantes é ancorada por matriarcas que guiam seus rebanhos até os bares que conhecem de visitas anteriores. (E pode haver alguma verdade na crença de que os elefantes nunca esquecem: quando Allman, Hof e Hakeem fizeram a primeira imagem em 3D de alta resolução de um cérebro de elefante, em 2005, encontraram um enorme hipocampo, a região do cérebro onde as memórias As feras sensíveis identificam-se mutuamente por seus rumores e trombetas, ajudam-se mutuamente e parecem lamentar seus mortos.
Allman gosta de mostrar um clipe de um documentário sobre um grupo de elefantes africanos que adotaram um bezerro órfão. Quando o bebê elefante cai em um buraco de água, a matriarca entra rapidamente, seguida pelos outros. Juntos, ela e uma segunda fêmea usam suas presas, troncos e pernas para libertar o bezerro da sujeira. Outras patas de animais na margem íngreme com o pé, construindo uma rampa que o jovem usa para subir em segurança. "É realmente notável", diz Allman sobre como os elefantes rapidamente avaliaram a crise e trabalharam juntos para salvar o bebê. "É um tipo muito alto de funcionamento que muito poucos animais são capazes de fazer. E", acrescenta ele com uma risada, "os seres humanos só podem fazê-lo em dias bons". O resgate, diz ele, "captura a essência do comportamento social realmente complexo e coordenado".
A ideia da centralidade dos neurônios para a inteligência social está ganhando terreno. O primatologista de Yerkes, Frans de Waal, diz que a pesquisa "extremamente excitante" de Allman se encaixa com algumas de suas próprias investigações sobre a inteligência dos paquidermes. Dois anos atrás, de Waal e dois colaboradores relataram que um elefante do Bronx Zoo chamado Happy poderia se reconhecer em um espelho. Alguns cientistas teorizam que a capacidade de reconhecer a própria reflexão indica uma capacidade de autoconsciência e até empatia, habilidades úteis em uma espécie altamente social. De Waal ressalta que apenas os animais que possuem neurônios de von Economo podem fazê-lo.
No entanto, de Waal também adverte que "até que alguém estabeleça a função exata dessas células, ela continua sendo uma história, basicamente".
Os pensamentos de Allman sobre as células de von Economo ainda estão evoluindo. Conforme novos dados chegam, ele descarta conceitos iniciais e integra outros. Ao contrário do cientista cauteloso estereotipado, ele não hesita em apresentar hipóteses ousadas baseadas em algumas observações. A teoria de que os neurônios de von Economo fundamentam a cognição social é audaciosa. E é tentador aproveitar as células como uma explicação simples para a base da natureza social complexa da nossa espécie. Mas Allman sabe que é um trecho.
Sua teoria tem seus céticos. O antropólogo Terrence Deacon, da Universidade da Califórnia em Berkeley, questiona se os neurônios são realmente um tipo diferente de célula cerebral ou são simplesmente uma variação que surge em cérebros grandes. Ele diz que as diferenças em nossos cérebros que nos tornam humanos são mais prováveis de terem surgido de mudanças em larga escala do que de mudanças sutis na forma dos neurônios. "Não acho que seja uma parte muito importante da história", diz ele sobre a ideia de Allman. No entanto, acrescenta, quando se trata de compreender o cérebro humano, "desde que reconheçamos que temos tão pouco para prosseguir, nessas circunstâncias todas as hipóteses devem ser consideradas".
Ponto tomado. Mas é difícil não ser seduzido pela teoria de Allman quando algumas das evidências mais convincentes não vêm do laboratório de patologia animal, mas da clínica médica.
William Seeley, neurologista da Universidade da Califórnia, em San Francisco, estuda uma doença neurodegenerativa mal compreendida chamada demência frontotemporal. Os pacientes sofrem um colapso em seu caráter, perdendo graças sociais e empatia, tornando-se insensíveis, erráticos e irresponsáveis. Casamentos e carreiras implodem. Muitos pacientes parecem não ter autoconsciência física: quando diagnosticados com outras doenças, eles negam ter algum problema. Estudos de imagem cerebral de pacientes com demência descobriram danos nas áreas frontais do cérebro.
Em 2004, Seeley ouviu Allman palestra sobre os neurônios de von Economo. Quando Allman clicou em seus slides do PowerPoint, Seeley viu que as células estavam agrupadas nas mesmas regiões cerebrais que a demência visava, o ACC e o FI. "Foi uma espécie de Eureka", lembra Seeley. Ele pensou que as células poderiam ajudar os pesquisadores a descobrir por que essas áreas eram vulneráveis à destruição. "Além disso, eu pensei, que maneira interessante de aprender algo sobre a natureza humana. Talvez os déficits que os pacientes desenvolvem possam estar em coisas que são exclusivamente humanas. Então, houve uma grande onda de idéias."
Depois, durante o café, Seeley e Allman concordaram em se juntar para descobrir se os neurônios de von Economo foram danificados em pessoas com demência frontotemporal. Analisando cérebros de pacientes falecidos, os cientistas descobriram que, na verdade, cerca de 70% dos neurônios de von Economo no ACC foram destruídos, enquanto as células cerebrais vizinhas não foram afetadas. "É muito claro que o alvo original da doença são essas células, e quando você destrói essas células, você tem toda a quebra do funcionamento social", diz Allman. "Esse é um resultado realmente surpreendente que fala sobre a função das células tão claramente quanto qualquer coisa pode."
Esse sistema neural incomum parece estar subjacente a muito do que nos torna humanos. Mas o fato de que elefantes e baleias aparentemente compartilham o mesmo hardware neural abre a mente para uma inclinação em perspectiva: nossos cérebros podem ser mais parecidos com os de outros animais sociais inteligentes do que pensávamos.
Ingfei Chen mora em Santa Cruz, Califórnia.
O fotógrafo Aaron Huey vive em Seattle.
Encontrada em 1881 e descrita em 1926 por Constantin von Economo, a grande célula cerebral em forma de fuso (direita) tem menos ramificações do que um neurônio típico (esquerda). (KK Watson, TK Jones e JM Allman / com permissão da Elsevier (2)) 
John Allman (com o colega Atiya Hakeem no Caltech examinando espécimes do cérebro de elefantes) está procurando uma das chaves biológicas para o comportamento humano. (Aaron Huey) 
Sabe-se agora que os neurônios de Constantin von Economo ocorrem em partes do cérebro humano que processam sensações e emoções sociais. (Ilustração de Guilbert Gates) 
Constantin von Economo descreveu precisamente os neurônios no cérebro humano em 1926. (Oxford University Press) 
Estudar outras espécies produz insights sobre "o que é sobre nosso cérebro que nos torna humanos", diz Todd Preuss. (Jack Kearse / Emory University) 
Inteligente, social e sim, dotado de uma excelente memória, os elefantes (Simba no Cleveland Metroparks Zoo, onde ela morreu em 1995) estão entre os poucos animais com neurônios von Economo. (Jardim zoológico de Cleveland Metroparks) 
John Allman estuda seções do cérebro de Simba. (Aaron Huey) 
Patrick Hof está pesquisando quando e onde os neurônios de von Economo evoluíram na árvore genealógica dos primatas. (Michael Balter) 
John Allman usando um fatiador cerebral. (Ingfei Chen) 
John Allman esculpe seções finas como papel de um cérebro preservado para ser estudado. (Ingfei Chen) 
Amostras de fatia cerebral no laboratório de John Allman. (Aaron Huey) 
Os gorilas da montanha estão entre os animais conhecidos por viverem em grupos complexos. (iStockphoto) 
As baleias jubarte são outras espécies conhecidas por viverem em grupos complexos. (Blaine Harrington III / Corbis) 
Os elefantes africanos são conhecidos por viver em grupos complexos também. Por que eles são tão bons em socializar? Um dos motivos, segundo Allman, são os neurônios von Von especializados que aceleram os impulsos em cérebros incomumente grandes entre os centros envolvidos na comunicação e na cooperação. (iStockphoto)
