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Os sistemas nervoso e imunitário não conhecem a “realidade
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Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
Ia Jornada Fluminense sobre Cognição Imune e Neural
Os sistemas nervoso e imunitário não
conhecem a “realidade externa”, mas
constroem uma realidade própria autoreferencial
Henrique Leonel Lenzi
“Eu posso fechar meus olhos e, numa fração de segundos, pensar
em estrelas coloridas cintilando num céu azul escuro. Estrelas que nem
sequer sei se existem, e que talvez estejam a muitos anos-luz de distância. Eu posso imaginar uma vaca amarela ou então dizer que estou
sentindo muito calor. Entretanto, se alguém pudesse abrir o meu cérebro
e examiná-lo com o mais aperfeiçoado instrumento de observação de que
a ciência dispõe, não veria estrelas coloridas nem uma vaca amarela.
Veria apenas uma massa cinzenta, cheia de células ligadas entre si.”
João Fernandes Teixeira [1]
Rubens Alves, escritor com alma de poeta, após uma cirurgia de
catarata, ouviu de um amigo seu a seguinte estória do escritor Aníbal
Machado [2]:
FIOCRUZ, Instituto Oswaldo Cruz,
Departamento de Patologia, Laboratório de Patologia
Correspondência: Henrique Leonel Lenzi, Instituto Oswaldo Cruz,
Fundação Oswaldo Cruz, Av. Brasil
4365 Manguinhos 21045-900, Rio
de Janeiro RJ Tel: (21)2598-4350,
E-mail: [email protected]
“Um rico empresário corria o risco de ficar cego. A única alternativa
era um transplante de olhos. Sei que ainda não se fazem transplantes
de olhos, mas na literatura se fazem. Na literatura tudo é possível.
A operação se realizou com sucesso. Com os novos olhos, o
empresário passou a ver como não via antes. Aí ele foi chamado pela
direção de sua empresa para uma reunião urgente. Ele saiu do hospital
para ir ao escritório. Mas – coisa estranha – o tempo passava e ele não
chegava. Saíram então à sua busca. Foi encontrado num jardim olhando
árvores, flores, fontes com uma cara de encantamento. Lembrado de
seu compromisso com a empresa, ele se recusou. ‘Não irei. Vou ficar
aqui neste jardim vendo coisas que nunca vi’. Os médicos, examinando
o relatório de sua operação, viram que seus olhos tinham sido doação
de um poeta...”
Esta estória irreal se aproxima bastante do experimento realizado
por Roger Wolcott Sperry (1913-1994), que junto com David Hubel e
Torsten Wiesel, foi agraciado com o Nobel em Fisiologia e Medicina de
Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
1981, por pesquisas sobre a separação e identificação das funções dos hemisférios esquerdo e direito
do cérebro (split-brain). A partir de um experimento
surpreendente em salamandra, realizado em 1943,
Effect of 180 degree rotation of the retinal field on
visual motor coordination, [3], Sperry observou que
a rotação de 180 graus do campo retiniano resultou
numa inversão e reversão completa da percepção
visual claramente manifesta em reações errôneas
deliberadas e em várias execuções anormais diretamente correlacionadas com a rotação retiniana.
As salamandras têm a capacidade de regeneração
e de restituição tissular, que possibilita que um olho
retirado e rotado volte a cicatrizar suas conexões
com a órbita, com regeneração do nervo óptico,
conectando-se novamente com o cérebro. O animal
recupera a visão, não apresentando diferença entre
um animal operado e um normal. Maturana reproduziu o experimento em 1955, quando era estudante
na Inglaterra e se perguntou: “Em que consiste o fenômeno da cognição? O que é que acontece nestas
circunstâncias em que a salamandra normalmente
lança sua língua quando há um bichinho em sua frente? O que é que acontece quando eu, observador,
ou qualquer observador vejo um bichinho lá, fora da
salamandra, e a salamandra lança sua língua e o
captura? O que é isto de dizer que há um bichinho
lá, no momento em que a salamandra lança sua língua?” [4]. Maturana, em seu próprio depoimento, só
veio a compreender o sentido desse experimento em
1968, portanto 13 anos após reproduzi-lo na Inglaterra [4,5]. Retirou disso a conclusão forte e definitiva
de que a reação da salamandra não é determinada
por algo externo, mas por sua estrutura interna. Em
vez de apontar para algo externo, realiza “correlação
interna” [6]. Ou seja, Maturana percebeu que desde
o momento em que a salamandra joga sua língua
para capturar um verme ou larva, estabelece uma
correlação interna entre a atividade de uma parte da
retina e a parte do sistema nervoso motor ou efetor,
que gera o movimento de lançamento da língua.
Segundo Maturana [5], “para o operar do sistema
nervoso da salamandra é indiferente que se tenha
rotado ou não o olho depois que se restabelece a
conexão retina-cérebro. É para o observador que
a salamandra aparece apontando com um desvio
de 180º, porém ela não aponta. A salamandra faz
exatamente o mesmo que fazia antes: uma correlação sensório-motora entre a atividade de uma área
particular da retina e o sistema motor da língua e
do corpo”. Logo, segundo Maturana [5], o sistema
nervoso opera fazendo correlações internas.
No artigo intitulado What the frog’s eye tells
the frog’s brain [7], os autores demonstraram, com
grande elegância, que o sistema visual da rã não
representa a realidade, mas sim a constrói. Isto é “a
rã fala com o cérebro numa linguagem já altamente
organizada e interpretada em vez de transmitir cópia
mais ou menos acurada da distribuição da luz sobre
os receptores”. O que é verdadeiro para a rã devia,
então, ser transportado também para os humanos,
já que não havia razão para acreditar que o sistema
nervoso humano fosse construído de forma peculiar
para detectar o mundo como ele “realmente” é [8].
Humberto Maturana, naquele momento um jovem
neurofisiologista chileno, também participou do referido artigo e passou a utilizá-lo como um trampolim
para o desconhecido. Contrariando a objetividade
científica tradicional, ele desenvolveu, de forma
inovadora, uma nova forma de falar sobre a vida e
sobre a função do observador em descrever sistemas
vivos [8].
Tanto o sistema nervoso como o imunitário percebem o “quanto” e não o “quê”. Heinz von Foerster
[9] chamou a isso de Princípio da codificação não
diferenciada. Segundo ele: “Na resposta de uma
célula nervosa não é a natureza física [o quê] da
causa da excitação que está codificada. Somente
é codificada a quantidade [quanto] de intensidade
da causa da excitação... Assim como para a retina,
o mesmo é válido para todas as demais células
sensoriais, como as papilas gustativas da língua,
células táteis ou qualquer tipo dos demais receptores
que estão relacionados com sensações tais como
cheiro, calor e frio, som e outros. Todos são ‘cegos’
à qualidade da excitação e respondem unicamente
à quantidade dela. Isto é assombroso, porém não
deve surpreender-nos, já que ‘ali fora’ efetivamente
não há luz, nem calor, somente existem ondas eletromagnéticas; tampouco há ‘ali fora’ som e música,
somente existem flutuações periódicas da pressão
do ar; ‘ali fora’ não há nem calor, nem frio, somente
existem moléculas que se movem com maior ou
menor energia cinética média. Finalmente, ‘ali fora’,
com toda a certeza, não há dor.
Uma vez que a natureza física da excitação, isto
é, sua qualidade, não intervém na atividade nervosa,
apresenta-se a seguinte interrogação fundamental:
como nosso cérebro evoca a assombrosa multiplicidade deste mundo multicolorido que experimentamos
em todo o momento durante a vigília e, em ocasiões,
também em sonhos? Aqui reside o ‘problema do
conhecimento’, a busca da compreensão dos processos do conhecimento.”
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Para Von Foerster [9], conhecer não é computar
a realidade, nem computar descrições de uma realidade, mas sim computar descrições de descrições,
eliminando a ‘realidade’. Segundo ele, “a realidade
só se apresenta aqui implicitamente como a operação de descrições recursivas. Além disso, podemos
aproveitar a noção de que computando descrições
não significa nada mais que uma computação...
Resumidamente, proponho considerar os processos
do conhecimento como processos ilimitadamente
recursivos de cálculo.”
Na realidade, o sistema nervoso nunca entra em
contato direto com o exterior. Todos os estímulos externos são percebidos por células sensoriais, localizadas estrategicamente em diferentes partes do corpo,
que funcionam como detectores do ambiente [10].
Por exemplo, existem receptores sensoriais para
vários tipos de estímulos, tais como os mecanoreceptores (sensíveis a estímulos mecânicos contínuos ou
vibratórios: estiramento, vibração, pressão, toque),
quimioreceptores (sensíveis a estímulos químicos),
termoreceptores (sensíveis a variações térmicas:
calor, frio), fotoreceptores (sensíveis a estímulos
luminosos) e nocireceptores (sensíveis a diferentes
formas de energia: dor) [11]. A função primordial dos
sistemas sensoriais é traduzir a informação contida
nos estímulos ambientais para a linguagem do sistema nervoso, e possibilitar ao indivíduo utilizar essa
informação codificada nas operações perceptuais ou
de controle funcional necessárias em cada momento
[10]. Ainda segundo Lent [10], “o mecanismo de
tradução da ‘linguagem do mundo’ (as formas de
energia contidas no ambiente) para ‘ a linguagem
do cérebro’ (os potenciais bioelétricos produzidos
pelos neurônios) é semelhante em seus princípios
básicos para todos os receptores, e consiste em
duas etapas fundamentais: transdução e codificação.
A transdução consiste na absorção da energia do estímulo seguida da gênese de um potencial bioelétrico
lento (o potencial receptor ou potencial gerador). A
codificação consiste na transformação do potencial
receptor em potenciais de ação”.
Para onde vão esses sinais sensoriais traduzidos para a linguagem do cérebro? Na realidade
seguem caminhos determinados pela arquitetura
cerebral, que não cabe aqui especificá-los, pois são
detalhados nos livros de neurociência [10,12]. O
importante é frisar que, a partir dessas sensações,
o cérebro pode criar imagens e interpretar os sinais
sob a forma de conceitos e classificá-los. “Podemos
adquirir estratégias para raciocinar e tomar deci-
sões; e podemos selecionar uma resposta motora
a partir do elenco disponível no cérebro ou formular
uma resposta motora nova, que é uma composição
desejada e deliberada de ações que pode ir desde
uma expressão de cólera até abraçar uma criança,
desde escrever uma carta para o editor até tocar uma
sonata de Mozart ao piano” [13].
Com esses apetrechos sensoriais e cerebrais
conseguimos lidar com a “realidade exterior” do
mesocosmos, não percebendo, sem utensílios adequados, o que se passa no micro e macrocosmos.
Os mundos dos bilhões de galáxias e das partículas
quânticas não fazem sentido para o nosso mundo.
Como conseqüência da existência de aproximadamente 20mg de potássio radioativo 40 em nosso organismo, emitimos cerca de 20 milhões de neutrinos
por hora e, em direção oposta, somos atravessados,
a cada segundo, por cerca de 50 bilhões dessas partículas, produzidas em fontes radioativas da Terra [14].
Mas nossos receptores desconhecem essa realidade
subatômica. Não fazem parte do mundo que criamos
no cérebro ao vivermos no mesocosmos. Então, criamos nosso mundo, que é individual para cada pessoa
e para cada animal dotado de cérebro. Nosso mundo
não constitui a imagem de nada: é uma construção,
que emerge de uma realidade interna. Não é uma
ilusão, pois não tem nada a ver com a “realidade
externa”. Essa realidade existe independente de nós,
por isso não cabe aqui a concepção de solepsismo.
Admite-se um mundo ontológico que existe e existiu
antes de nós o conhecermos. Mas esse mundo não
é o nosso mundo. De fato, a “realidade”, que percebemos externamente a nós, é percebida como uma
construção nossa. Ela é a nossa imagem e não o
contrário. Nós somos os criadores e o mundo externo é a nossa imagem. Parece que nesse sentido a
Bíblia tinha razão: o criado é a imagem do criador.
Essa é uma visão construtivista do conhecimento.
Segundo von Glasersfeld [15], Giambattista Vico foi
o primeiro construtivista. Ele escreveu, no início do
século XVIII, uma tese denominada De Antiqüíssima
Italorum Sapientia, que é o primeiro manifesto construtivista, já que, referindo-se ao mundo, ele disse
bem claramente que os seres humanos somente
podem conhecer o que eles mesmos tem criado. Ele
cristalizou isso numa bela fórmula ao expressar que
Deus é o “artífice do mundo” e o homem “o deus dos
artefatos” [15]. O construtivismo não nega a realidade, mas sustenta que ninguém pode conhecer uma
realidade independente. Portanto, o construtivismo
não formula declarações ontológicas e separa bem
a epistemologia da ontologia [15]. Convém destacar
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mais uma vez a noção de “codificação indiferenciada”
de von Foerster [9]: significa que se um neurônio da
retina enviar um sinal “visual” ao córtex cerebral,
esse sinal terá a mesma forma dos sinais que provém
dos ouvidos, nariz (olfato), dos dedos das mãos ou
dos pés ou de qualquer outra parte do organismo capaz de gerar sinais. Não há entre os sinais nenhuma
distinção qualitativa; sua freqüência e amplitude são
variáveis, porém não existe nenhum indício qualitativo
do que supostamente podem significar [15]. A essa
observação desconcertante, segundo von Glasersfeld
[15], colaborou ainda mais Humberto Maturana et al.
[16], no campo da visão cromática, ao demonstrar
que os receptores, que supostamente percebem a cor
vermelha (que os físicos consideram o tipo de ondas
luminosas que chamamos de “vermelho”), emitem
sinais que não diferem em absoluto dos que são emitidos pelos receptores do verde. Se somos capazes
de distinguir o vermelho do verde, essas distinções
forçosamente têm que efetuar-se no córtex; porém
não podem basear-se em meras diferenças qualitativas, porque essas diferenças não existem [16].
Segundo von Glasersfeld [15], vivemos enredados
num paradoxo epistemológico: “Não temos maneira
de chegar ao mundo externo a não ser através de
nossa experiência desse mesmo mundo; e, ao ter
essa experiência, podemos cometer os mesmos
erros; por mais que víssemos corretamente, não
teríamos como saber que nossa visão é correta.”
Os sistemas autopoéticos, que apresentam
auto-organização e autorregulação, como os sistemas nervoso e imunitário, são sistemas fechados
do ponto de vista da informação. Para explicar isso,
segundo von Glasersfeld [15], devemos recordar o
que Claude Shannon [17,18] expôs sobre os sinais
e seus significados, em seu célebre artigo “A teoria
matemática da comunicação” (1948): dois de seus
pontos são suficientes para aclarar os mal-entendidos generalizados acerca do termo “informação”:
1) O significado não se translada do emissor ao
receptor; somente se deslocam os sinais;
2) Os sinais somente são sinais quando alguém pode
decodificá-los, e para decodificá-los necessita
conhecer seu significado.
Porém, segundo von Glasersfeld [15], “os sinais
que recebemos de nossos sensores e que, segundo
a concepção tradicional, provém do mundo externo,
como podem ser decodificados? Não sabemos quem
os codificou nesse hipotético mundo externo, nem o
que foi codificado; nem sequer conhecemos o código.
A única coisa que podemos fazer é contemplar os
sinais desde nosso interior: isto é, desde o lado do
receptor. Por isso que o termo ‘informação’ carece
de sentido nesse contexto. Podemos falar de ‘informação’ relativa a nossas experiências, porém nunca
com relação a algo que se supõe que exista mais
além da nossa interface experiencial...o conhecimento é construção.” Portanto, a informação é sempre
uma construção [19]. Como disse Varela [20], a
informação não deve ser vista como uma ordem
intrínseca das ‘coisas’, mas como uma ordem que
emerge das próprias atividades cognitivas.
E como é o mundo do sistema imunitário? Cohen
[21] considera o sistema imunitário como um sistema
cognitivo. Segundo esse autor, a palavra ‘cognição’
deriva do Latim cognoscere, que significa conhecer.
Cohen diz que os sistemas cognitivos diferem estrategicamente de outros sistemas por combinarem
três propriedades:
a) Podem exercer ou praticar opções; decisões;
b) Contém dentro deles imagens dos seus ambientes;
imagens internas.
c) Usam a experiência para construir e atualizar suas
estruturas internas e imagens; auto-organização.
Daniel-Ribeirto & Martins [22] exploraram, com
profundidade a idéia de que o sistema imunitário
conhece através de imagens internas.
Assim como o sistema nervoso [23,24], o sistema imunitário é um sistema fechado e não tem
contato com o mundo externo. E o eventual contato
que possa ocorrer é processado de uma forma peculiar, como veremos a seguir. Assim como o cérebro
trabalha com sinais não qualitativos do mundo exterior, o sistema imunitário também opera com sinais
não qualitativos sobre a complexidade do mundo
molecular em que atua. Pode-se dizer que, em parte,
as células processadoras de antígenos, operam para
os linfócitos T como os receptores sensoriais para
os neurônios. Imunogenicidade é a propriedade de
porções moleculares ou supramoleculares induzirem
uma resposta significativa do sistema imunitário.
Essas porções moleculares podem corresponder à
proteína, lipídeo, carboidrato ou alguma combinação
deles. A porção supramolecular pode ser um vírus,
bactéria ou protozoário. Um imunógeno - molécula
exibindo imunogenicidade - é uma substância que pode
desencadear uma resposta específica do sistema
imunitário, enquanto um antígeno - a porção exibindo
antigenicidade - é a substância reconhecida, numa resposta de memória (recall response), pela maquinaria
existente da resposta imunitária adquirida (células T
e anticorpos). Mas de fato, o sistema imunitário reconhece epítopos através de seus paratopos (região
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de uma macromolécula, que reconhece um epítopo)
[25]. Um epítopo para o linfócito B corresponde a
uma região de uma proteína, ou outra macromolécula, reconhecida por anticorpos solúveis ou presos a
membranas celulares. Podem ser epítopos lineares ou
descontínuos (quando resíduos reconhecidos estão
localizados em regiões distantes na seqüência de uma
proteína e são aproximados pelo enovelamento tridimensional das proteínas). Um epítopo para linfócito
T se caracteriza por peptídeos curtos presos, por sua
vez, em moléculas de MHC (Major Histocompatibility
Complex) e TCR (T Cell Receptor), formando complexos
ternários. Muitos outros co-receptores e moléculas
acessórias, além de moléculas de CD4 e CD8, estão
também envolvidas no reconhecimento por células T.
Esse processo de reconhecimento não é simples e
permanece pobremente entendido.
Portanto, epítopos para células B ou T se caracterizam por seqüências curtas contínuas ou descontínuas ou fitas de amino-ácidos [25]. Consequentemente,
o sistema imunitário não consegue “conhecer” o
mundo real das moléculas ou das supramoléculas
que apresentam imunogenicidade ou antigenicidade,
pois opera com baixa qualidade de reconhecimento,
necessitando também de determinada intensidade
de estímulo para responder. Para que uma célula T
seja ativada por uma APC (antigen presenting cell)
requer pelo mínimo que 100 moléculas de MHC na
célula apresentadora tenham um peptídeo para o qual
a célula T responda [26,27]. Estudos têm demonstrado que aquelas partes do TCR que fazem contato
com o complexo MHC-peptídeo sofrem acentuadas
mudanças conformacionais durante a ligação e essa
flexibilidade pode contribuir para explicar sua habilidade para se ligar a muitos peptídeos diferentes [28].
Foi demonstrado que as células T podem apresentar
reações cruzadas com peptídeos que não mostram,
virtualmente, homologias na seqüência [29-31]. De
fato, um único receptor T pode responder a 1,5 x 106
peptídeos nonaméricos [32,33].
Então o sistema imunitário apresenta um sistema de reconhecimento profundamente degenerado.
Porém essa degeneração, contrariamente ao que
se pensa tradicionalmente na imunologia, pode ser
considerada como um estratagema para otimizar
as funções de negociação (trade-off) ou de balanceamento [34]. Por exemplo, assumindo que um
camundongo tem uma resposta com especificidade
muito restrita (um-para-um) dos receptores TCRs para
seus ligantes, o peso das células T necessárias para
realizar tal tarefa seria 70 vezes maior que o peso
total do camundongo [32]. Por outro lado, sabe-se
que um número limitado de variantes de MHC tem
a capacidade de se ligar a um conjunto de epítopos
curtos derivados do repertório próprio, bem como do
repertório de proteínas estranhas independentes de
sua origem [35].
A maioria dos peptídeos apresentados na
superfície celular origina-se de proteínas próprias
[36] e uma célula apresentadora de antígeno pode
expressar em torno de 5 x 105 moléculas de MHC
ligadoras de peptídeos [37]. Esse quadro já complexo pode tornar-se ainda mais complexo quando se
considera que o sistema imunitário não é um sistema
linear, mas sim um sistema adaptativo complexo,
como se fosse uma grande máquina, formada por
muitos nós interconectados numa grande rede [3840,22]. O linfócito B pode funcionar também como
uma célula que processa e apresenta antígenos. E
nesse processo, perde sua originalidade clonal ao
apresentar, em sua superfície, uma coleção heterogênea de peptídeos [41].
Esses peptídeos, por sua vez, podem interagir
com múltiplos clones de linfócitos T. Os idiotipos e
paratopos das imunoglobulinas originais expressas
na superfície de linfócitos B, que dependem da estrutura terciária das regiões V (variáveis), são destruídos
durante o processamento. Como consequência, os
peptídeos gerados pelo processamento e apresentação de regiões V não mantém relação direta com
paratopos e idiotopos [41].
Ainda segundo Vaz & Faria [41], “do ponto de
vista conexionista do sistema imunitário, a idéia de
uma relação em rede entre os linfócitos e produtos
linfocitários é um aspecto essencial do sistema e
não um problema. E, deste ponto de vista, a noção
de discriminação entre o próprio e o não próprio
torna-se inútil. Conexões idiotípicas existem antes
da penetração de qualquer material estranho. O
sistema imunitário [como o sistema nervoso] é autoreferencial e o que ele refere em suas operações
são os idiotipos nos receptores linfocitários e nas
imunoglobulinas solúveis dispersas pelo corpo. A
ligação de materiais antigênicos a elementos do
sistema imunitário ocorre pela ‘confusão’ desses
materiais com elementos (idiotipos) que o sistema
já está utilizando naquele momento. Reconhecimento
imune não é um reconhecimento do ‘estranho’, mas
é o reconhecimento de similaridades” [42-45].
Em resumo, o sistema imunitário, assim como
o sistema nervoso, não consegue “conhecer” uma
realidade externa, mas constrói seu mundo.
Araújo Jorge [46] fala sobre a mudança de paradigma que ocorreu entre o século XIX e o século XX,
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que vale também para o século atual: “Há hoje certo
acordo entre os pesquisadores para diagnosticarem
como atrator privilegiado do pensamento científico
e cultural do século XIX (e para não ir mais longe no
passado) a noção de energia. Os processos químicos, físicos, biológicos e mesmo sociais exprimiriam,
essencialmente, transformações e dissipações de
energia. A técnica do tempo oferecia, aliás, a imagem
adequada do mundo: a máquina a vapor.
A partir da Segunda Grande Guerra, contudo, a
inspiração científica voltou-se dos watts para os bits
e, em pouco tempo, o atrator emergente já não era
mais a energia, passando a ser – no século vinte [e
no nosso século] – a informação... Ao fazer-se da
informação conhecimento, porque em parte, se faz
da vida informação, desenha-se uma concepção dos
sistemas vivos com um perfil quase humano. E basta
abrir os livros de biologia molecular para vermos os
biólogos usarem, com o maior à-vontade um vocabulário de índole cognitiva: Desde as funções cognitivas
das enzimas, ao reconhecimento entre moléculas, à
memória imunológica, à escola do timo, às bactérias
que – como autênticos sujeitos – hesitam, tomam
decisões, até ao desenvolvimento e à evolução
tratados como processos cognitivos. Quase parece,
e vou ironizar, que a biologia se tornou psicologia.”
Para finalizar, tanto o sistema nervoso, como o
imunitário são sistemas fechados, que não operam
com informações externas, mas só auto-referentes e
na lida de acoplamento com o mundo exterior prescindem de uma representação ontológica externa.
O que ambos os sistemas fazem, assim como os
demais sistemas do organismo, é tornar a vida dos
seres vivos viável e adequada aos seus propósitos,
no ato do viver. Afirma von Glasersfeld [47]: “Quem
tem entendido isso naturalmente não considerará
o construtivismo radical como representação ou
descrição de uma realidade absoluta, senão que o
conceberá como um possível modelo de conhecimento em seres vivos cognitivos, que são capazes, em
virtude de sua própria experiência, de construir um
mundo mais ou menos digno de confiança”.
O importante é viver com olhos de poeta...
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Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
Commentários
O mosaico e a chave
Luiz Fernando de Souza Passos
Professor da Disciplina de Reumatologia da Universidade Federal do
Amazonas (UFAM), Mestrado em
Patologia Tropical, Doutorado em
Biotecnologia, Faculdade de Medicina da Universidade Federal do
Amazonas, Departamento de Clinica
Médica, Disciplina de Autoimunidade do Mestrado em Imunologia,
Manaus/AM
Correspondência: Parque Tropical,
11/c5, 69055-740 Manaus AM, Tel:
(92)3584-0028, E-mail: [email protected]
hotmail.com
Na medida em que os seres vivos evoluem em tamanho e em
complexidade, torna-se patente a necessidade de estabelecer interação
com o meio ambiente, para possibilitar percepção de sinais, ameaças e
oportunidades, e produzir respostas de integração e adaptação. Emergem duas soluções para esse imperativo: uma forma de comunicação
molécula a molécula, representada pelo sistema imune, e uma forma
de comunicação por ativação de células excitáveis, representada pelo
sistema neural.
Comunicação molecular é estratégia tão primitiva quanto a vida. Está
presente nas ligações biológicas não covalentes, na interação de enzima
com substrato, na ativação de receptor por ligante, na união das fitas de
DNA, etc. Uma molécula molda-se a outra, com complementaridade de
massa, átomo por átomo, e atração de cargas elétricas. É uma reação
reversível, com afinidade variável. A solução, aplicada a moléculas endógenas nos exemplos acima, foi incorporada para moléculas exógenas
no sistema imune. Eucariontes desenvolvem uma resposta inata em que
reconhecem padrões moleculares exclusivos de procariontes, permitido
sua identificação como “exógenos” e uma resposta de defesa e adaptação, fortemente conservada na escala filogenética. Os vertebrados
apresentam receptores reconhecedores de padrões moleculares (PRR
– Pattern Recognising Receptors), tanto humorais (complemento) como
ligado a células (TLRs [toll-like receptors], NODs, NALP3, dectinas). Os
padrões reconhecidos (PAMPs – pathogen associated molecular patterns)
incluem peptidoglicanos e lipopolissacarídeos (LPS) da membrana e do
flagelo bacterianos, ÷-glucanas fúngicas, CpG-DNA e motivos de RNA
virais. Aqui ocorre a única e real distinção entre o próprio e o não-próprio,
e uma resposta de alarme contra a “invasão”, com a produção imediata
de citocinas defensivas e pró-inflamatórias.
Outra face do aparelho imune de vertebrados é o sistema adaptativo. Avançado, propõe-se a reconhecer qualquer estrutura peptídica,
própria ou não-própria. Tal premissa pressuporia um repertório impraticável de genes e células para albergar tamanha diversidade. A solução
engenhosa encontrada foi o rearranjo de alguns de muitos pequenos
genes variáveis para formar a área sensível do receptor, e a adoção do
conceito de expansão clonal, pelo qual o linfócito, com seu receptor
específico, só se multiplicará quando “achar” o peptídeo com o qual se
encaixa e se complementa. Daí o termo imunidade “adaptativa”, pois
deve ser estimulada especificamente, ad hoc, quando a oportunidade
(encontro peptídeo-receptor) aparecer. Só então ocorrerá o milagre da
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Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
multiplicação dos linfócitos, com formação de um
clone de especificidade comum, quantitativamente
suficiente para o combate ao patógeno indutor. Está
fora do escopo deste texto rever toda a fisiologia
da imunidade adaptativa, mas vale destacar alguns
aspectos relevantes ao tópico cognição molecular:
• Na resposta adaptativa há o risco inerente e
iminente de autoimunidade. As células apresentadoras de antígeno vivem apresentando, cotidianamente, autoantígenos resultantes de processos
como remodelamento e apoptose. Em solução
igualmente engenhosa, linfócitos nascentes com
alta afinidade por autoantígenos são anulados ou
eliminados no timo. Mesmo assim “escapam”
linfócitos autorreativos de média afinidade, mas
que só serão ativados perifericamente se, além do
estímulo peptídico específico, houver coestímulos
deflagrados por ativação de receptores inatos
(TLRs), alarme fornecido por padrões moleculares
exógenos. Linfócitos que reconhecem autoantígenos em processos endógenos – que não ativam
PRRs – ignoram o peptídeo apresentado sem
coestímulo e permanecem anérgicos.
• O reconhecimento do peptídeo e eventual expansão clonal não são suficientes para definir, por si
só, o tipo de resposta que advirá. Na linhagem de
linfócitos maturados no timo, a resposta efetora
pode privilegiar o combate a patógenos intracelulares (Th1), a produção de anticorpos (Th2), a
convocação de polimorfonucleados (Th17) ou a
manutenção/ restauração do estado quiescente
basal (T-reg). Condicinantes pré-reconhecimento
(o tipo de toll-like receptor acionado na reação de
alarme) e pós-reconhecimento (o tipo de citocina
produzido pela célula apresentadora de antígeno)
determinarão o desenlace do processo. Nuances
modulatórias são, portanto, elementos fundamentais na performance do sistema imune.
Voltando à cognição, em última análise o fenômeno básico no reconhecimento e identificação
de elementos do meio externo é a interação de
moléculas exógenas com moléculas receptoras do
sistema inato ou adaptativo. Complementaridade de
átomos (em termos de massa e carga elétrica) entre
molécula identificadora e molécula identificada, com
maior ou menor afinidade, garante o funcionamento e
a especificidade do processo. É pertinente, portanto,
a famigerada analogia do encontro da chave com a
fechadura, em que perfis absolutamente complementares garantem a abertura da porta.
O linfócito, atrás de uma morfologia única,
monótona, de mínimas nuances, esconde imensa
diversidade funcional (células B, T, NK, Th1, Th2,
Th17, Treg, T/B naives, T/B de memória, etc etc)
e diversidade maior ainda em termos de especificidade clonal. Já a diversidade do neurônio, como
célula individual, é paupérrima. Ele conhece apenas
dois estados funcionais básicos: o não-excitado, ou
de repouso, e o excitado, entendendo-se excitação
como uma despolarização fugaz de membrana que se
espalha em onda pelo corpo do neurônio e percorre
axônios e dendritos. Ou tudo, ou nada. O que confere
complexidade ao sistema neural é a capacidade de
associação dos neurônios, determinando a formação
de redes físicas em que milhares de células se interligam por seus prolongamentos filiformes, formando
circuitos específicos que, quando ativados, garantem
a riquíssima gama de percepções e a capacidade
intelectual que é própria e distintiva do ser humano.
Há dualidade também na forma em que a despolarização da membrana se inicia. Algumas células são
excitáveis por fenômenos físicos, como luz, som,
força mecânica, que atingindo um limiar quantitativo
deflagram o movimento iônico através da membrana.
Estão nos chamados “órgãos do sentido”, que constituem a verdadeira interface periférica do organismo
com o meio externo. Outros neurônios, a grande
maioria, são excitáveis em cadeia por neurotransmissores sinápticos. Forma-se uma estrutura orgânica,
complexa, esquematizada na Figura 1.
Tomemos o exemplo da formação da visão na
retina e sua percepção cerebral. Milhões de células
fotorreceptoras atapetam a retina, sensíveis a intensidade e ao comprimento (cor) da onda eletromagnética.
A imagem compõe-se espacialmente na retina pela
excitação ou não de cada célula fotorreceptora como
na composição de um mosaico. Segue-se a transmissão para áreas corticais responsáveis pela visão, onde
cada célula fotorreceptora tem um neurônio correspondente reconstruindo o mosaico retiniano. Diferentes
composições do mosaico – diferentes imagens ou fotografias do mundo – são entendidas como conceitos
ou objetos em nível neuronal superior, materializando
a percepção e gerando a consciência do fato. O mosaico visual depende de uma composição espacial
pré-programada, o que explica os “erros” do camaleão
que teve seu campo visual rodado experimentalmente em 180 graus, citado por Lenzi neste número da
Neurociências. Na área auditiva, milhares de ruídos e
fonemas formam um mosaico acústico, captados por
células audiossensíveis no aparelho timpânico-coclear,
e transmitidas a áreas corticais de audição. Mosaicos
Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
Figura 1
(não-espaciais) de fonemas e sons são identificados a
nível superior e lançados no consciente como palavra,
entonação, fala, música, barulho, que não deixam de
ser objetos ou conceitos. E assim o odor, o paladar e
o tato. Em diversas espécies animais, alguns órgãos
do sentido, e respectivos mosaicos corticais, são
desenvolvidos em maior ou menor grau. É o caso
do olfato nos cães, capazes de farejar inúmeros produtos químicos e antecipar a chegada do dono sem
vê-lo ou ouvi-lo. É o caso da audição nos quirópteros.
Uma caverna abriga uma colônia de morcegos e suas
paredes estão cobertas de milhares de filhotes. As
“mamães-morcego” saem para o repasto de insetos
ou frutas, e ao voltarem para amamentar os “bebês”
identificam com precisão onde estão exatamente os
seus, através de ecos que mapeiam a caverna, num
prodígio de orientação espacial.
Voltando aos humanos, a capacidade seguinte é
armazenar conceitos-objetos, relacioná-los, associálos, gerando memória – de fatos, relatos, histórias,
visões – que poderão voltar à consciência, geralmente puxados por um mote comum. Nos vários níveis
de percepção, há vários níveis de resposta, desde
respostas primitivas como o arco-reflexo álgico e
manifestações instintivas, até respostas elaboradas,
aprendidas, racionais, com maior ou menor conteúdo
de carga emocional.
Figura 2 - Georges Seurat, La tour Eiffel (1889)
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Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
A Figura 2 mostra um quadro de Geoges Seurat
(1859-1891) mestre pontilhista do neo-impressionismo francês. A tela, formada por milhares de pontinhos coloridos, é um mosaico. Não importa cada
ponto. Importa o conjunto, percebido como um objeto
alto, afilado, em base quadrangular. Exemplifica o
poder semiótico das múltiplas unidades – pontinhos
– que formam um mosaico. Da leitura do mosaico,
somos levados a conceitos: uma torre, a torre Eiffel
e nossa memória histórica e afetiva de Paris.
Uma característica que diferencia o sistema
cognitivo neural do imune é sua instantaneidade. A
despolarização de um circuito constituído, por mais
complexo que seja, é imediata, o que garante a interação em tempo real com o meio ambiente físico e
social. A cobertura mielínica e a higidez dos canais
iônicos permitem essa rapidez. Já o sistema imune
demanda um lapso maior para responder (7 a 14 dias
na resposta adaptativa, 6 a 12 horas na resposta
inata, alguns minutos na resposta IgE). A construção
anatômica é crucial nesse aspecto: os circuitos neurais são pré-formados e fixos, prontos para a fagulha;
as células imunes são livres, flutuantes, migrantes,
tendo que se encontrar nos linfonodos, voltar aos
tecidos (homing), convocar adjuvantes, preparar o
endotélio, e mais outras tarefas próprias da meta
final que é a inflamação.
Em dois outros aspectos o sistema neural se
assemelha ao imune – a capacidade e a necessidade
de amadurecimento para formar o repertório de circuitos e de linfócitos; e a capacidade e a necessidade
de moduladores internos para aumentar a diversidade
das respostas.
O desenvolvimento de circuitos é tarefa árdua. É
o aprendizado natural, psicomotor. É o aprendizado
cultivado, social, educativo. São anos de desenvolvimento, até se atingir maturidade suficiente – neural
e imune – que permite a eclosão da puberdade e a
perpetuação da espécie. Nossa capacidade de formar
circuitos e mosaicos – neuroplasticidade – é um processo fisiológico de capital importância, e a formação
de circuitos com mínimas diferenças pode levar à
geração de diferentes atitudes, aptidões, personalidades, e mesmo comportamentos considerados pa-
tológicos. Por que Bach compunha prelúdios e fugas
sublimes? Por que Pelé fazia gols merecedores de
placas nos estádios? Por que João tem um transtorno
obcessivo-compulsivo? Por que José é autista? Quais
os fatores de crescimento neurais que influenciam
a neuroplasticidade? Qual a programação genética
que determina a conexão primária e a migração de
neurônios? Como a selagem e o descerramento de
genes por processos epigenéticos, e portanto ambientais, podem alterar essa programação? Como
experiências reais podem influenciar a formação de
vias de conectividade e portanto dar base material
a teorias psicanalíticas? Haverá possibilidade de
reinventar a neuroplasticidade, através de terapias
celulares para correção de doenças degenerativas e
sequelas de neurotrauma?
Não há linearidade na resposta neural assim
com na resposta imune. Influências locais parácrinas
e autócrinas – citocinas, hormônios, neuropeptídeos,
neurotransmissores – desviam a resposta funcional
em sentidos muitas vezes opostos. Aqui a glia sai
de uma tradicional obscuridade e ganha destaque
como produtora de substâncias neuromodulatórias e
partícipe maior no cenário neurofisiológico. E advém
a importância de se conhecer cada sinapse, de cada
circuito, seu agonista fisiológico, sua síntese, seu
armazenamento, sua recaptura, seus antagonistas
fisiológicos, e receptores de membrana paralelos
que inibem ou facilitam a despolarização neuronal.
Essa via conduz inapelavelmente à neurofarmacologia, abrindo espaço para intervenções que podem
revolucionar a terapia de condições neurológicas e
psiquiátricas.
Em conclusão, as duas faces da cognição em
biologia neural e imune – os paradigmas do mosaico e da chave – são totalmente diferentes em sua
essência, mas contém semelhanças circunstanciais
que permitem extrapolar experiência de uma área
para a outra, e semear idéias em neurocientistas e
imunologistas, podendo aumentar nossa capacidade de compreensão e levar ao desenvolvimento de
aplicabilidades que certamente terão alto impacto na
saúde e no bem-estar da pessoa humana.
Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
Comentários
Comentário
Nelson Monteiro Vaz
Querido amigo Lenzi
Seu primeiro parágrafo (o transplante de olhos) me fez lembrar umsobrinho da Ana Caetano. Ainda menino, com uma miopia muito forte, ele
foi recebendo óculos gradualmente mais fortes até que recebeu aqueles
com o grau adequado à sua condição. Contam que nesse dia, o menino
não dormiu: passou a noite toda andando pelo apartamento, vendo.
E agora, me lembro do poema de Augusto de Campos, com seus
múltiplos sentidos:
não me vendo
não se vende
não se venda
Médico, Doutor em Bioquímica e
Imunologia, Professor aposentado
de Imunologia, Instituto de Ciências
Biológicas (ICB), Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
Correspondência: Departamento de
Bioquímica e Imunologia, ICB-UFMG,
Caixa Postal 486 Pampulha 30161970 Belo Horizonte MG, Fax: (31)
3499-2640, E-mail: [email protected]
Pelo que entendi de Maturana o “estalo” (quando ele escreveu
noquadro negro :”Tudo é dito por um observador”) foi comunicado
em umCongresso de Antropologia, publicado em 1969. O artigo com
Letvin, de dez anos antes (1959) é sobre feature detectors, a idéia de
que algumprocessamento de informação (computação, como você diz)
ocorre já a nível dos órgãos sensoriais; o olho já determinaria o que
pode ser visto.
O texto de 1959 não altera a noção de um mundo exterior, independente, objetivo.A Realidade,
com R gótico, rococó, ainda está lá fora, kantiana. Aruptura com
essa Realidade surge em um
texto de 1968, escrito com Samy Frenk e Gloria Uribe, uma verdadeira “teoria da relatividade” biológica. Isso se passa justamente
quando ele, de certa forma, nega as conclusõesdo trabalho com Letvin
(no Congresso da SBPC (Campinas, 1984), ele bate no peito e exclama, teatral, “mea culpa, mea maxima culpa” quando alguém na platéia
(Gavriewsky, da UFF) percebe a contradição entre as duas posições e
pede esclarecimentos). No texto de 1968, ele desiste de mapear os
receptores cromáticos na retina, como os havia mapeado no texto com
Letvin. Diz que é impossível correlacionar a atividade elétrica da retina
com o comprimento de onda da radiação que penetra o olho, mas que
é perfeitamente possível correlacionar a atividade elétrica da retina
com o nome dado à cor (“verde” passa a ser um estado do corpo).
Isto é escandalosamente importante porque inclui de forma definitiva o
observador na observação. Daí surge o conceito do linguajear humano
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Neurociências • Volume 6 • Nº 1 • janeiro/março de 2010
como construtor das realidades de cada um de nós.
Quase na mesma época surge a fusão das duas
perguntas: a pergunta sobre a “percepção” e sobre
a organização do que é vivo, a admissão que só se
pode entender aquilo que denominamos percepção
por um outro entendimento (autopoiético) do viver e a
separação de dois domínios de descrição (que evita
a falácia das interações instrutivas).
(Às vezes me pergunto o que seria esta
pedra”objetiva”, em seu peso, sua frieza, sua cor e
dureza; sem meus olhos, minha mão e meu braço.
Essa pedra não é nada antes eu faça alguma coisa
que a envolva - então, passa a ser a minha pedra, no
meu mundo. Que mundo é esse “objetivo” em que eu
me encontraria tão alienado, no qual minha própria
mão seria o mais estranho dos objetos?)
(Numa aula em Florianópolis, em 2006, Jorge
Mpodozis tirou do bolso uma chave e perguntou se
faria sentido dizer que ela “contém a informação
para abrir a porta do quarto no hotel”? Claro que
não, porque se vê que estas ranhuras correspondem
a detalhes da fechadura; uma estrutura realiza a façanha de abrir a porta. Mas - continuava ele - se eu
tirasse do bolso este cartão magnético e dissesse
a mesma coisa, vocês talvez concordassem que ele
“contém a informação”, entendem? A gente invoca
o conceito de “informação” quando não entende o
que se passa!”).
“Irun Cohen (2000) propõe que consideremos o
sistema imunitário como um sistema cognitivo.” Que
eu entenda, não há nem nunca houve outra maneira
de conceituar a atividade imunológica: ela sempre
foi funcional e defensiva, portanto, cognitiva - tem
que “entender” o que faz. Mas o sistema imune e o
sistema nervoso não são sistemas cognitivos, não
entendem nada: apenas operam da maneira que
operam porque têm a estrutura que têm. Cognitivos
somos nós, imunologistas, que operamos na linguagem como seres humanos, apontando anticorpos e
linfócitos para outros seres humanos.
“Em resumo, o sistema imunitário, assim como
o sistema nervoso, não consegue “conhecer” uma
realidade externa, mas constrói seu mundo.”
Este mundo que o sistema imune constroí é estrutural? ou relacional? É um conjunto de células e moléculas? Ou é um conjunto de ações padronizadas,
coerentes consigo mesmas e com sua história? O
mundo do sistema imune é ele próprio? ou é o organismo do qual ele faz parte? Ou são (o conjunto das)
as relações entre a estrutura do sistema e a estrutura
do organismo? Sistema imune e organismo surgem
juntos: só o organismo em seu meio faz sentido (Self
and non-sense).
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