David Anderson: O seu cérebro é mais do que um recipiente de sopa química

Os remédios da psiquiatria moderna afetam a química de todo o cérebro, mas o neurobiólogo David Anderson acredita em uma visão um pouco diferente sobre como o cérebro funciona. Ele expõe pesquisas recentes que podem levar a medicações psiquiátricas mais bem direcionadas - que dão mais resultados e evitam efeitos colaterais. Como ele está fazendo isso? Para começar, deixando um monte de moscas de fruta bravas. (Filmado no TEDxCaltech.)

Levante a mão se você conhece alguém

da sua família mais próxima ou do seu círculo de amigos

que sofre de alguma forma de doença mental.

É, foi o que eu pensei. Não estou surpreso.

Levante a mão se você pensa

que a pesquisa de base sobre moscas de fruta tem a ver

com a compreensão das doenças mentais dos humanos.

Foi o que eu pensei. Também não estou surpreso.

Meu trabalho aqui vai ser mais fácil.

Como ouvimos do Dr. Insel nessa manhã,

distúrbios psiquiátricos como o autismo, a depressão e a esquizofrenia

afetam terrivelmente o sofrimento humano.

Sabemos muito menos sobre o seu tratamento,

e entendemos menos os seus mecanismos básicos,

do que com relação às doenças do corpo.

Pensem nisso: em 2013,

na segunda década do milênio,

se você se preocupa com um diagnóstico de câncer,

vai ao médico, faz exames ósseos,

biópsias e exames de sangue.

Em 2013, se você está preocupado com um diagnóstico de depressão,

você vai ao médico e faz o quê?

Responde um questionário.

Em parte, a causa disse é que temos

uma visão supersimplificada e progressivamente antiquada

da base biológica dos distúrbios psiquiátricos.

Tendemos a vê-los -

e a mídia popular ajuda e instiga essa visão -

como desequilíbrios químicos no cérebro,

como se o cérebro fosse um tipo de recipiente de sopa química

cheia de dopamina, serotonina e norepinefrina.

Essa visão tem como premissa o fato

de que muitos dos remédios que são receitados para tratar esses distúrbios,

como o Prozac, agem globalmente mudando a química do cérebro,

como se o cérebro fosse de fato um recipiente de sopa química.

Mas essa não pode ser a resposta,

porque na verdade os remédios não funcionam tão bem.

Muitas pessoas não os tomam ou param de tomá-los

por causa de seus efeitos colaterais desagradáveis.

Esses remédios têm muitos efeitos colaterais,

porque usá-los para tratar distúrbios psiquiátricos complexos

é como tentar trocar o óleo do motor

abrindo a lata e derramando-a sobre o bloco do motor.

Um pouco vai escorrer para o lugar certo,

mas muito vai fazer mais mal do que bem.

Uma nova visão

sobre a qual vocês também ouviram o Dr. Insel falar de manhã,

é que os distúrbios psiquiátricos são na verdade

alterações dos circuitos neurais que mediam

a emoção, o humor e o afeto.

Quando pensamos sobre a cognição,

fazemos analogia do cérebro com um computador. Isso não é um problema.

Acontece que a analogia com o computador

é igualmente válida para a emoção.

Mas tendemos a não pensar nisso dessa forma.

Mas sabemos muito menos sobre a base dos circuitos

dos distúrbios psiquiátricos

por causa da predominância arrebatadora

dessa hipótese do desequilíbrio químico.

Não é que a química não é importante

nos distúrbios psiquiátricos.

É só que eles não irrigam o cérebro como uma sopa.

Eles são liberados em locais muito específicos,

e agem em sinapses específicas

para mudar o fluxo de informações no cérebro.

Se realmente quisermos entender um dia

a base biológica dos distúrbios psiquiátricos,

precisamos localizar exatamente no cérebro

onde essas substâncias químicas agem.

Senão, continuaremos a derramar óleo sobre todos os nossos motores mentais

e sofreremos as consequências.

Para começar a superar nossa ignorância

do papel da química nos circuitos cerebrais,

é útil trabalhar no que os biólogos chamam

de "organismos modelo",

animais como as moscas de fruta e ratos de laboratório,

em que podemos aplicar técnicas genéticas potentes

para identificar molecularmente e localizar

tipos específicos de neurônios,

como vocês ouviram na palestra do Allan Jones de manhã.

Uma vez que podemos fazer isso,

podemos efetivamente ativar neurônios específicos

ou destruir ou inibir a atividade desses neurônios.

Se inibirmos um tipo específico de neurônio

e descobrirmos que um comportamento é bloqueado,

podemos concluir que esses neurônios

são necessários a esse comportamento.

Por outro lado, se ativarmos um grupo de neurônios

e descobrirmos que isso gera o comportamento,

podemos concluir que esses neurônios são suficientes para ele.

Fazendo esse tipo de teste

podemos chegar a relações de causa e efeito

entre a atividade de neurônios específicos

em certos circuitos e os comportamentos.

Isso é extremamente difícil, se não impossível,

de fazer com os humanos hoje.

Um organismo como a mosca de fruta

é um ótimo organismo modelo

porque tem um cérebro pequeno,

é capaz de se comportar de forma complexa e sofisticada,

reproduz-se rapidamente, e é barato.

Mas um organismo como esse

pode nos ensinar alguma coisa sobre estados emocionais?

Esses organismos têm estados emocionais,

ou são apenas pequenos robôs digitais?

Charles Darwin acreditava que os insetos têm emoções

e as expressam em seus comportamentos, como escreveu

em sua monografia de 1872 sobre a expressão da emoção nos homens e animais.

Meu colega xará, Seymour Benzer, acreditava nisso também.

Seymour é o homem que introduziu o uso das drosófilas

como organismo modelo, aqui na CalTech nos anos 60,

para estudar a conexão entre os genes e o comportamento.

Seymour me recrutou para a CalTech no fim dos anos 80.

Ele foi meu jedi e meu rabino enquanto esteve aqui,

e me ensinou a amar as moscas

e também a brincar com a ciência.

Como formulamos a pergunta?

Acreditar que as moscas têm estados emocionais é uma coisa,

mas como descobrir de fato se é verdade ou não?

Com frequência inferimos os estados emocionais dos humanos

a partir das expressões faciais, como vocês verão hoje mais tarde.

Mas é um pouco difícil fazer isso com moscas de fruta.

(Risos)

Seria como aterrizar em Marte,

olhar pela janela da sua espaçonave

para os homenzinhos verdes que estão em volta

e tentar descobrir: "Como eu sei

se eles têm emoções ou não?"

O que podemos fazer? Não é tão simples.

Uma das formas com que podemos começar

é tentar identificar algumas características gerais

ou propriedades dos estados emocionais,

como a excitação, e ver se conseguimos identificar

qualquer comportamento da mosca que mostre alguma dessas propriedades.

Vejo 3 propriedades importantes:

persistência, gradações de intensidade, e valência.

Persistência é a longa duração.

Todos sabemos que o estímulo que provoca uma emoção

faz com que ela se estenda até depois que o estímulo se foi.

Gradações de intensidade é o que parece ser.

Pode-se aumentar ou diminuir a intensidade de uma emoção.

Se você está um pouco infeliz, os cantos da sua boca

descem e você funga.

Se você está muito infeliz, lágrimas escorrem pelo seu rosto

e você pode soluçar.

Valência significa bom ou ruim, positivo ou negativo.

Decidimos verificar se é possível suscitar nas moscas

o tipo de comportamento que se vê

nas abelhas em torno da mesa do piquenique.

A abelha fica voltando para o seu hambúrguer,

você tenta cada vez mais espantá-la,

e ela parece continuar a se irritar.

Construímos um dispositivo que chamamos de sopradeira,

que lança pequenos e breves sopros de ar nas moscas de fruta,

nesses tubos de plástico na nossa bancada do laboratório,

para espantá-las.

Descobrimos que se se lançarmos nessas moscas

consecutivamente alguns sopros da sopradeira,

elas ficavam um pouco hiperativas

e continuavam a voar por um tempo até depois que os sopros paravam,

e demoravam um pouco para se acalmar.

Quantificamos esse comportamento

usando um software personalizado de rastreamento de movimento,

desenvolvido com o meu colaborador Pietro Perona,

que é da divisão de engenharia eletrônica aqui da CalTech.

Essa quantificação nos mostrou que,

ao passar por uma sequência desses sopros de ar,

as moscas pareciam entrar em um estado de hiperatividade,

que era persistente, demorado,

e parecia ter graduações.

Mais sopros, ou sopros mais intensos,

faziam o estado durar por mais tempo.

Queríamos tentar entender

o que controla a duração desse estado.

Decidimos usar nossa sopradeira

e nosso software automático de rastreamento

para monitorar centenas de fileiras de moscas de fruta mutantes

para ver se alguma tinha respostas anormais aos sopros de ar.

Essa é uma das melhores coisas sobre as moscas de fruta.

Você pode ligar para repositórios

e encomendar centenas de frascos de moscas com mutações diferentes

e monitorá-las no seu teste, e então descobrir

qual gene é afetado na mutação.

Monitorando as moscas, descobrimos uma mutante

que demorou muito mais que o normal para se acalmar

depois dos sopros de ar,

e quando examinamos o gene afetado pela mutação,

descobrimos que ele codificava um receptor de dopamina.

É isso mesmo: como as pessoas, as moscas têm dopamina

que age em seus cérebros e sinapses

através das mesmas moléculas receptoras de dopamina

que eu e você temos.

A dopamina desempenha diversas funções importantes no cérebro,

incluindo a atenção, a excitação, a recompensa.

Distúrbios do sistema da dopamina já foram associados

a diversas patologias mentais como a dependência de drogas,

o mal de Parkinson, e TDAH.

A genética é um pouco contraintuitiva.

Tendemos a inferir a função normal de algo

a partir do que não ocorre quando o retiramos,

a partir do oposto do que vemos quando o retiramos.

Quando retiramos o receptor de dopamina

e as moscas demoram mais para se acalmar,

inferimos que a função normal do receptor e da dopamina

é fazer com que as moscas se acalmem mais rápido após o sopro.

Isso é reminiscente do TDAH,

que foi associado a distúrbios do sistema de dopamina nos humanos.

De fato, se aumentarmos os níveis de dopamina em moscas normais

ao alimentá-las com cocaína

depois de obter a devida licença do DEA

- ah meu Deus - (Risos)

descobrimos de fato que as moscas alimentadas com cocaína

se acalmam mais rápido que as moscas normais.

Isso também é reminiscente de TDAH,

que é frequentemente tratado com remédios como Ritalina,

que agem de forma similar à cocaína.

Lentamente passei a perceber que o que havia começado

como uma tentativa divertida de irritar moscas de fruta

poderia ter alguma relevância para os distúrbios psiquiátricos humanos.

Até onde essa analogia funciona?

Como muitos de vocês sabem, indivíduos que têm TDAH

também têm dificuldade de aprendizado.

Isso também ocorre com as nossas moscas mutantes?

Notavelmente, a resposta é sim.

Como Seymour demonstrou nos anos 70, as moscas,

como as aves canoras, como vocês viram,

são capazes de aprender.

Você pode treinar uma mosca para evitar um odor, aqui em azul,

se você aliar o odor a um choque.

Quando você dá às moscas treinadas a oportunidade de escolher

entre um tubo com o odor aliado ao choque, e um com outro odor,

ela evita o tubo com o odor azul aliado ao choque.

Se você fizer esse teste nas moscas com receptor de dopamina mutante,

elas não aprendem. A pontuação de aprendizagem é zero.

Elas são jubiladas da CalTech.

Isso significa que essas moscas têm 2 anormalidades,

ou fenótipos, como nós geneticistas chamamos,

encontrados no TDAH: hiperatividade e dificuldade de aprendizagem.

Qual a relação causal, se houver, entre esses fenótipos?

Em TDAH, geralmente se supões que a hiperatividade

causa a dificuldade de aprendizagem.

As crianças não ficam sentadas tempo suficiente para focar, então não aprendem.

Mas poderia ser também que a dificuldade de aprendizagem

é que causa a hiperatividade.

Já que as crianças não aprendem, procuram outras coisas a que dirigir a atenção.

Uma última possibilidade é que não há nenhuma relação

entre dificuldades de aprendizagem e hiperatividade,

e que eles são causados por um mecanismo em comum subjacente ao TDAH.

Há tempo que as pessoas se perguntam isso

sobre os humanos, e podemos efetivamente testá-lo nas moscas.

Fazemos isso de forma a sondar profundamente a mente

da mosca e começamos a desemaranhar seus circuitos com a genética.

Pegamos nossas moscas com receptor de dopamina mutante

e geneticamente restauramos, ou curamos, o receptor de dopamina

ao colocar uma cópia sã do gene do receptor de dopamina

de volta no cérebro da mosca.

Mas em cada mosca colocamos de volta apenas em alguns neurônios

e em outros não, e testamos cada uma das moscas

em habilidade de aprendizagem e hiperatividade.

Notavelmente, descobrimos que podemos dissociar completamente essas 2 anormalidades.

Se colocarmos uma cópia sã do gene do receptor de dopamina

de volta nessa estrutura elíptica chamada complexo central,

as moscas não são mais hiperativas, mas ainda não conseguem aprender.

Por outro lado, se colocarmos o receptor de volta na estrutura

chamada corpo frutífero,

o déficit de aprendizagem é reparado. As moscas aprendem bem,

mas ainda são hiperativas.

Isso nos mostra que a dopamina

não irriga o cérebro dessas moscas como uma sopa.

Ela age controlando duas funções diferentes

em dois circuitos diferentes.

A razão pela qual há 2 coisas erradas com nossas moscas sem receptor de dopamina

é que o mesmo receptor controla 2 funções diferentes

em 2 regiões diferentes do cérebro.

Se o mesmo ocorre nos humanos com TDAH

não sabemos, mas esse tipo de resultado

deve ao menos nos levar a considerar essa possibilidade.

Esses resultados deixam a mim e meus colegas mais convencidos que nunca

de que o cérebro não é um recipiente de sopa química,

e que é um erro tentar tratar os distúrbios psiquiátricos complexos

apenas mudando o sabor da sopa.

Precisamos usar nossa engenhosidade e nosso conhecimento científico

para tentar conceber uma nova geração de tratamentos

voltados a neurônios e regiões do cérebro específicos,

que são afetados por distúrbios psiquiátricos singulares.

Se conseguirmos fazer isso, talvez possamos curar esses distúrbios

sem os efeitos colaterais desagradáveis,

colocando óleo nos nossos motores mentais

só onde for necessário. Muito obrigado.