Duzentos e trinta e cinco anos depois que o cientista italiano Luigi Galvani relatou que pernas de rã desmembradas se contorceram em resposta a uma carga estática aplicada a um nervo, ainda estamos explorando os mistérios do que ele chamou de "eletricidade animal", especialmente no cérebro. Que o cérebro gera um pouco de sua própria eletricidade, que pode ser detectada por um eletroencefalograma, está bem estabelecido, assim como alguns neurocirurgiões hoje às vezes usam eletrodos finos para estimular estruturas cerebrais profundas e parar os tremores de Parkinson. Mas os cientistas agora estão explorando uma questão que é, bem, incompreensível: as doses de eletricidade de baixa voltagem, transmitidas através de cabelos, pele e crânio diretamente para regiões específicas do cérebro, tornam as pessoas já saudáveis mais aguçadas e mais alertas?
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ComprarAron Barbey, neurocientista de 39 anos da Universidade de Illinois, é um dos líderes dessa pesquisa, embora seja extremamente cauteloso em relação às suas perspectivas. Ele resiste à ideia de que os shoppings e aeroportos de amanhã contará com estações de carregamento de cérebros comerciais, versões atualizadas das paradas de massagem de hoje, mas se esse futuro (ou algo parecido) acontecer, seu trabalho terá desempenhado um papel crítico em trazê-lo . Barbey é o diretor do Laboratório de Neurociência e Decisão da UI no Instituto Beckman de Ciência Avançada e Tecnologia da universidade, e seus experimentos parecem apontar para uma época em que estudantes, soldados, executivos e idosos poderiam se beneficiar de um tratamento chamado transcranial direct-current. estimulação (ETCC).
Em uma sala sem janelas na Base da Força Aérea Wright-Patterson, perto de Dayton, Ohio, vejo John McIntire, um voluntário civil de 33 anos, receber ETCC. Ele se senta em frente a um computador, clicando em uma série de pequenas luzes piscando, uma atadura de gaze enrolada sob o queixo e no alto da cabeça. A bandagem mantém um pequeno grupo de eletrodos no lado superior esquerdo da cabeça. Há outro grupo de eletrodos no braço superior direito. Fios de uma pequena caixa azul sobre a mesa carregam uma carga elétrica fraca que flui da caixa para os eletrodos em sua cabeça e para baixo, embora seu cérebro, para os eletrodos em seu braço. Os pesquisadores acreditam que a corrente está atingindo algumas áreas-chave de seu cérebro, incluindo o locus coeruleus, que libera norepinefrina e está envolvido na atenção e na vigília.
"Eu me sinto bem", diz McIntire no final da sessão de 30 minutos. Ele experimentou alguma sensação física quando a corrente passou pelo seu cérebro? "Não", ele diz, "não posso realmente dizer se estou recebendo o tratamento ou não." Como é um estudo duplo-cego, alguns indivíduos recebem ETCC simulado, sem corrente. (McIntire tem a coisa real.) Os pesquisadores dizem que não viram efeitos colaterais significativos, apenas algumas sensibilidades cutâneas dos eletrodos. Alguns indivíduos que recebem tDCS relatam dores de cabeça depois, mas também alguns daqueles que recebem tratamentos simulados.
O estudo em andamento na Wright-Patterson é uma colaboração entre o grupo de Barbey e o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL). É apenas uma das muitas experiências que Barbey lançou com os principais parceiros de pesquisa. "Nosso objetivo", diz ele, "é entender os mecanismos neurais subjacentes à inteligência humana e à tomada de decisões - como a inteligência e a tomada de decisões são implementadas no cérebro - e depois usar esse conhecimento para desenvolver essas novas intervenções".
Não é difícil entender por que a Força Aérea estaria interessada no que Barbey tem a oferecer. Muitos de seus funcionários passam até 12 horas por dia, seis dias por semana, observando imagens de imagens de vigilância e tentando identificar suas marcas de drones. A pesquisa mostra que seu desempenho começa a diminuir após apenas 20 minutos de plantão. "Alvos perdidos em situações reais de batalha são um grande problema, porque isso pode custar a vida de alguém", diz Andy McKinley, um neurocientista da AFRL. “E achamos que o ETCC pode ser uma ferramenta para ajudar os analistas, quando começam a ficar fatigados, a manter seu desempenho”.
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Este artigo é uma seleção da edição de maio da revista Smithsonian.
ComprarAté agora, os resultados foram promissores. Em uma série de estudos publicados desde 2013 no NeuroImage, Brain Stimulation e outros periódicos, apenas a ETCC reduz a fadiga e melhora ou preserva o desempenho. Os membros do serviço que receberam a corrente pela manhã estavam muito mais alertas e vigilantes do que os sujeitos de controle quando foram testados no final da tarde. O tratamento também pareceu melhorar o humor e os níveis de energia. McKinley, que trabalha com ETCC desde 2007, diz que o efeito de uma dose de dois miliamperes de 30 minutos por dia “dura o dia todo”. (Em comparação, os modernos tratamentos de eletroconvulsoterapia envolvem até 900 miliampéres). um estudo de privação de sono AFRL relacionado, ainda a ser publicado, os sujeitos foram mantidos acordados por 21 horas, em seguida, receberam cafeína, sham tDCS ou ETCC real antes de continuarem com suas funções por mais 15 horas. Os membros do terceiro grupo tiveram o dobro da precisão em encontrar alvos dos outros dois grupos. Eles também relataram escores mais altos de humor subjetivo e disseram que o ETCC fazia com que eles se sentissem atualizados.
O protocolo criado por Barbey combina a ETCC, a nutrição e o exercício físico e cognitivo em um regime abrangente com o potencial de melhorar tudo, desde habilidades matemáticas até raciocínio abstrato. Através de seu trabalho, ele está investigando a natureza e a estrutura da mente humana e, no processo, perguntando o que realmente significa ser inteligente.
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Foi o seu trabalho com outra geração de membros do serviço que ensinou Barbey as complexidades do cérebro humano. Entre 2007 e 2011, ele foi pesquisador do National Institutes of Health, estudando um grupo de veteranos do Vietnã que sofreram traumas cerebrais. O dano tinha sido causado por estilhaços de baixa velocidade e ferimentos de bala - limitava-se a áreas distintas, o que significava que a maioria de suas funções cognitivas estava preservada. Os locais e tamanhos de suas feridas causaram déficits diferentes, incluindo problemas de memória, linguagem e funções cognitivas superiores, como planejamento e resolução de problemas.
Usando um processo chamado mapeamento de lesões, Barbey reuniu imagens diagnósticas dos cérebros dos veteranos e depois comparou a anatomia danificada dos homens com os problemas documentados. O resultado foi um atlas cerebral que tornou possível ligar funções cognitivas específicas às suas redes neurais subjacentes.
John McIntire, um psicólogo de pesquisa de engenharia de 33 anos, é voluntário para a estimulação transcraniana de corrente contínua na Base da Força Aérea Wright-Patterson. (Lynn Johnson) 
Os experimentos do ETCC envolvem conectar eletrodos à cabeça e transmitir doses de baixa voltagem de eletricidade que o sujeito humano não pode sentir. (Lynn Johnson) 
McIntire se prepara para o ETCC. (Lynn Johnson) 
Um participante da pesquisa na Universidade de Illinois está pronto para entrar em uma máquina de ressonância magnética. Os pesquisadores usam esses dados para analisar a estrutura e função do cérebro de indivíduos que recebem ETCC. (Lynn Johnson) 
O tratamento é projetado para melhorar o desempenho em uma tarefa específica em mãos. Aqui, os sujeitos de pesquisa dos alunos usam tablets para completar um programa de treinamento cognitivo, enquanto uma corrente elétrica de baixo nível percorre seus cérebros. (Lynn Johnson) 
O neurocientista Aron Barbey resiste à ideia de estações de carregamento cerebral em shoppings e aeroportos. Na verdade, ele preferiria não especular sobre essas coisas. (Lynn Johnson) 
Barbey faz uma pausa para meditação. De acordo com sua abordagem holística do cérebro, ele leva tempo para meditar a cada dia e acha isso especialmente útil para lidar com tensões relacionadas ao trabalho, como a navegação por propostas de subsídios. (Lynn Johnson) 
Terry Brann é obrigado a testar como o fitness melhora o cérebro. (Lynn Johnson) 
Nutrição e exercícios cognitivos também fazem parte do protocolo de Barbey. (Lynn Johnson) 
Os pesquisadores refinam um estudo sobre fitness e cérebro. Os membros da Força Aérea fazem boas matérias porque são fisicamente aptos. (Lynn Johnson) 
A Força Aérea está interessada nos experimentos de Barbey porque o pessoal envolvido em telas de computador pode perder o foco e se cansar. (Lynn Johnson) 
Enquanto coletava imagens de diagnósticos de veteranos do Vietnã que sofreram traumas no cérebro, Barbey achou a experiência “incrivelmente profunda”. (Lynn Johnson) Com base nesse conhecimento, Barbey, com vários coautores, publicou uma série formidável de artigos identificando redes cerebrais para inteligência geral, inteligência emocional, flexibilidade cognitiva, memória operacional e muito mais. No que poderia ser considerado seu trabalho de mapeamento de lesões, publicado na revista Brain em abril de 2012, Barbey e seus colegas arquitetaram ambiciosamente uma arquitetura para inteligência geral e funções executivas - comportamentos complexos e direcionados a objetivos que envolvem partes amplamente distribuídas do cérebro. incluindo o córtex pré-frontal. Esse estudo, uma das maiores e mais abrangentes avaliações do tipo conduzidas até hoje, envolveu 182 veteranos do Vietnã e concluiu que a inteligência "reflete a capacidade de integrar efetivamente processos verbais, espaciais, motores e executivos através de um conjunto limitado de conexões corticais". Barbey e sua equipe conseguiram identificar muitas dessas conexões e descrever como elas funcionavam.
A experiência de Barbey com os veteranos o deixou com muito mais do que um currículo impressionante. "Foi incrivelmente profundo", diz Barbey, que agora serve como editor ou membro do conselho em quatro revistas, incluindo Frontiers in Neuroscience . “Nós gastamos todo esse tempo desenvolvendo essas teorias e pensando sobre a natureza da mente humana e realmente trabalhando duro para tentar entender a função dessas redes cerebrais. E isso se torna esse empreendimento muito científico e muito técnico. Mas então, uma vez que você comece a trabalhar com indivíduos, trabalhando com pacientes, com veteranos do Vietnã, fica imediatamente claro que há essa questão muito importante em jogo. E trata-se realmente de melhorar a qualidade de vida das pessoas e encontrar soluções para esses problemas difíceis que estão enfrentando. ”
A complexidade enlouquecedora do próprio cérebro é o maior obstáculo para lidar com esses problemas. Ou assim parece. Mas essa mesma complexidade também possibilita que a ciência melhore o desempenho em uma ampla gama de tarefas - desde que os pesquisadores saibam quais redes devem ser direcionadas. Estimular as redes corretas, diz Barbey, depende de saber quais estão envolvidas em uma determinada tarefa e ser capaz de direcionar essas redes na dose e duração corretas. "Então, como sabemos se estamos estimulando as estruturas certas?", Pergunta ele. “Depende da tarefa. A tarefa é crítica.
Na sombra de tudo o que não sabemos sobre o cérebro, o ETCC está lançando uma nova luz sobre como ele funciona. Os neurônios são a mídia para a atividade elétrica no cérebro, mas, como aponta Barbey, “existem cerca de 100 bilhões deles e eles têm muitas propriedades que nos iludem”. A pesquisa de Barbey enfoca a inteligência humana e a tomada de decisões. A inteligência, diz ele, emerge da interação entre múltiplas redes cerebrais, incluindo a rede executiva central, um sistema neural distribuído (uma espécie de teia de aranha 3-D) que é bem conhecido por suportar funções como planejamento, resolução de problemas, julgamento e tomando uma decisão.
Em um típico experimento de ETCC direcionado à rede executiva central, Barbey organiza os eletrodos para enviar a corrente através dos lobos frontal e parietal, enquanto seus sujeitos executam uma tarefa baseada em computador. Em um desses testes, chamado de tarefa n-back, os participantes recebem cartas e devem lembrar se correspondem às letras que viram anteriormente.
Barbey diz que a corrente elétrica aumenta a excitabilidade dos neurônios envolvidos na tarefa, tornando-os mais propensos a disparar e fortalecer as conexões sinápticas entre eles. "Neurônios que atiram juntos juntos", diz Barbey, citando um axioma do lendário psicólogo canadense Donald Hebb. Em um artigo de setembro de 2015, o cientista Ryan Jankord e seus colegas relataram que 30 minutos de ETCC em ratos “induziram um aumento robusto” das conexões entre as células no hipocampo que são críticas para o aprendizado e a memória.
Em humanos, a ETCC também parece recrutar neurônios adicionais não originalmente envolvidos em uma tarefa, criando o que Barbey chama de sub-redes que melhoram o desempenho. Mas não há nada inerentemente benéfico sobre o aumento da excitabilidade dos neurônios, acrescenta ele. “É apenas eficaz sob condições específicas, onde você está fornecendo corrente elétrica para as regiões envolvidas na tarefa.” Esta é uma parte fundamental de como ele administra ETCC: O sujeito tem que estar usando ativamente as partes do cérebro em questão. Já cauteloso, no entanto, Barbey enfatiza que “os mecanismos biofísicos subjacentes não são bem caracterizados”. Em outras palavras, os pesquisadores não têm certeza do motivo pelo qual o ETCC faz o que faz.
Alguns questionaram se faz alguma coisa. Em janeiro de 2015, o cientista Jared Horvath, da Austrália, e dois de seus colegas publicaram uma análise de mais de 200 estudos de ETCC. Sua conclusão: "Nossa revisão quantitativa não apóia a idéia de que a ETCC gera um efeito confiável na cognição em adultos saudáveis". O artigo gerou uma controvérsia, com defensores do ETCC questionando os métodos de Horvath - ele excluiu mais de 170 estudos cujos resultados não foi replicado por pelo menos um outro laboratório. Barbey toma o ponto de Horvath e observa que, embora a ETCC tenha sido amplamente investigada, o entusiasmo por ela “superou as teorias mecanicistas” de como ela funciona. Essas lacunas no conhecimento, diz ele, atrasam o desenvolvimento de protocolos mais eficazes e produzem uma diversidade de descobertas que não podem ser explicadas, prestando-se a críticas como as de Horvath.
"As pessoas têm tentado mudar sua consciência desde que perceberam que tinham consciência", diz Jonathan D. Moreno, professor de ética médica e política de saúde da Escola de Medicina Perelman, da Universidade da Pensilvânia. Moreno diz que não está impressionado com o progresso no campo do ETCC até o momento. "Eu só acho que estamos muito na floresta sobre isso ainda, e estaremos por um longo tempo", diz ele. “Depende de quem você está tentando melhorar e para quê. Você nunca conseguiria que eu fosse Einstein e Einstein provavelmente não precisa de muito aprimoramento.
Ele é menos cético sobre o uso terapêutico da ETCC para restaurar algum grau de função normal em pessoas com certos transtornos. "A terapia parece ser mais factível do que aprimoramento", diz ele. Múltiplos estudos nos últimos anos mostraram que ele tem potencial como um tratamento efetivo para depressão maior, transtorno de estresse pós-traumático e outros problemas neuropsiquiátricos. Também se mostrou promissor para pacientes com Alzheimer e AVC durante tarefas de memória de palavras e reconhecimento de imagens. E um estudo de 2014 descobriu que a ETCC melhorou o aprendizado de idiomas, sugerindo seu potencial como tratamento para os déficits de linguagem causados pelo AVC. Pesquisa da Força Aérea, não relacionada a distúrbios clínicos, pode apontar para outro benefício potencial da ETCC terapêutica: Equipes de pesquisadores na Alemanha, Brasil e EUA descobriram que duas semanas diárias de ETCC podem resultar em semanas ou mesmo meses de melhor desempenho em uma tarefa muito específica. "Parece que você está fazendo mudanças duradouras nas conexões neurais no cérebro", diz McKinley.
Um projeto de 42 meses chamado Insight poderia fornecer respostas mais concretas. O laboratório de Barbey lançou o programa em 2014, com US $ 12, 7 milhões em financiamento do Escritório do Diretor de Inteligência Nacional. É um dos maiores estudos sobre a capacidade de raciocinar sob novas condições. O objetivo declarado do governo é melhorar o raciocínio adaptativo e as habilidades de resolução de problemas do pessoal de inteligência. Sob a supervisão de Barbey, 1.000 voluntários saudáveis entre 18 e 44 anos (muitos deles estudantes da Universidade de Illinois) estão recebendo doses de ETCC durante a realização de exercícios de treinamento cognitivo que testam essas habilidades. Mas isso é apenas parte do protocolo: eles também estão passando por sessões de treinamento de condicionamento físico, e suas dietas e saúde nutricional estão sendo monitoradas.
Exercício pode parecer de baixa tecnologia em comparação com ETCC. Mas Barbey está tão interessado no poder do suor quanto no potencial da eletricidade. Ele está envolvido em um projeto separado com a Força Aérea concentrando-se enfaticamente no treinamento intervalado de alta intensidade. O exercício por conta própria já se mostrou pelo menos tão eficaz quanto a ETCC na melhoria do desempenho cognitivo. Embora Barbey diga que o ensaio clínico definitivo ainda precisa ser feito, mais de 40 anos de pesquisa mostram um aumento no volume de substância cinzenta entre adultos idosos em forma aeróbica, bem como 40% de redução do risco de declínio cognitivo entre aqueles que se exercitam regularmente. Os pacientes de Alzheimer que participam de programas de exercícios agudos têm aumentado o fator neurotrófico derivado do cérebro, uma proteína que promove a saúde e o crescimento das células cerebrais.
Segundo Barbey, o exercício tem um efeito especialmente impressionante nas funções executivas. “Se fôssemos para fora agora e corrêssemos a toda velocidade até o final da rua e depois corrêssemos a todo vapor até o fim”, diz Barbey, “quando nos sentássemos aqui para continuar nossa conversa, ser mais atento, nossa memória seria melhorada, teríamos melhores funções de controle executivo, e esses efeitos durariam cerca de 20 a 30 minutos ”.
Barbey também quer entender o impacto da nutrição na saúde e na cognição do cérebro. "Sabemos que, se você quer ser um atleta, precisa comer coisas específicas e se envolver em determinados tipos de atividade física", diz ele. “Essa nutrição também opera no cérebro.” Os participantes de seu projeto da Força Aérea recebem um suplemento especial criado pelo laboratório de Barbey em colaboração com a Abbott Nutrition. A fórmula é proprietária, mas Barbey diz que inclui ingredientes para promover a força muscular, saúde cardiovascular e condicionamento aeróbico, bem como a saúde do cérebro. "Além disso, temos perfis nutricionais específicos que supomos que desempenham um papel importante no aprimoramento da saúde cerebral e capacidade cognitiva", diz ele. Em suma, Barbey acredita que o exercício e a nutrição podem proporcionar benefícios duradouros e holísticos que apenas estimular as redes cerebrais específicas provavelmente nunca produziriam.
Ainda assim, a ETCC continua sendo a mais exótica das intervenções. É tentador supor que várias sessões de tratamento podem aumentar a inteligência geral, em vez de apenas melhorar o desempenho na tarefa em questão. Mas Barbey não encontrou evidências de que o ETCC possa tornar uma pessoa mais inteligente. "A resposta parece ser não", diz ele.
Esse é um dos motivos pelos quais ele prevê um futuro em que as pessoas usarão ETCCs alvos, juntamente com mudanças no estilo de vida: o segundo melhorará a saúde geral e o desempenho mental, enquanto o primeiro aumentará as habilidades cognitivas específicas. Segundo Barbey, o conjunto de intervenções dependerá dos objetivos de um indivíduo. Um sujeito pode querer melhorar a memória de trabalho, por exemplo, e precisa melhorar as redes cerebrais envolvidas. "A capacidade de desenvolver uma intervenção personalizada depende da compreensão dos mecanismos subjacentes", diz Barbey. "Se não entendermos os mecanismos, certamente não conseguiremos fazer a adaptação".
Mas Barbey sabe que seu trabalho alimenta uma visão alternativa do futuro, em que pessoas em todos os tipos de ambientes privados e comerciais podem sentar-se rotineiramente para sessões de carregamento cerebral. Ele prefere não especular sobre essas coisas, mas quando questionado sobre se esse modelo pode existir daqui a 50 anos - uma espécie de LensCrafters para o cérebro - ele diz: “Supondo que estamos no caminho certo, assumindo que a ETCC realmente pode produzir melhorias robustas, então sim. ”Então ele rapidamente retorna à realidade atual. “Mas ainda estamos aprendendo sobre esses métodos e ainda estamos executando experimentos para avaliar sua eficácia. Então ainda é cedo demais. E é isso que acontece com o comercialismo. Eles são muito rápidos. ”Barbey tem uma visão geral geral da indústria comercial de treinamento cerebral e não quer que as pessoas preparem seu trabalho com suas ofertas. Milhões de usuários de smartphones, por exemplo, baixaram jogos como o Lumosity, que afirmam melhorar significativamente a memória. "Definitivamente há evidências que sugerem que, se você jogar um jogo de memória funcional, ficará melhor nesse jogo de memória funcional", diz ele. “O que é menos claro é se isso tem algum outro impacto.” (O ceticismo de Barbey foi reforçado em janeiro, quando a Lumosity concordou em pagar US $ 2 milhões para acertar as acusações federais de propaganda enganosa por alegar que seu produto poderia retardar o declínio cognitivo. porque a empresa não tinha dinheiro.)
Barbey insiste que não há atalhos na neurociência. Pelo menos dois dispositivos tDCS comerciais, o Halo e o Thync, estão atualmente disponíveis, mas ele adiou a sugestão de que é possível ficar mais inteligente simplesmente apertando um botão ou jogando um jogo. "Nós realmente temos que tomar o caminho difícil", diz ele. Para Barbey, o cérebro não exige nada menos.
