Ritmos Alfa e Teta

Oscilações de médio alcance incluem ondas teta e alfa. Ritmos alfa de 8 a 12 Hz foram observados pela primeira vez sobre o córtex occipital quando sujeitos humanos foram relaxados ou fecharam os olhos. No entanto, sabe-se agora que o alfa e o teta (4-7 Hz) estão envolvidos em muitas tarefas diferentes de vigília em muitas partes do cérebro. Em muitos casos, estas ondas de quase 10 Hz parecem coordenar oscilações mais rápidas. Em um sentido muito amplo, ondas próximas a 10 Hz podem funcionar como um “relógio de sistema” generalizado para muitas partes do cérebro. Por exemplo, as ondas teta são conhecidas por facilitarem a codificação de memórias episódicas temporárias em memória episódica de longo prazo. No córtex motor, os ritmos do tipo alfa têm sido relatados como estando envolvidos na inibição de ações planejadas. No lobo frontal, ondas do tipo alfa estão envolvidas no armazenamento momentâneo de memória, e alguns pesquisadores descobrem que tanto a sincronia quanto a dessincronia das ondas alfa podem desempenhar um papel nos processos cognitivos. Mesmo a fronteira entre theta e alfa não é necessariamente clara, e alguns pesquisadores acreditam que essas ondas não são necessariamente estáveis em sua faixa convencional.

Períodos científicos de rápida descoberta muitas vezes parecem confusos até que se instalem em algum padrão estável de evidência. Como a ciência empírica é imprevisível, não sabemos neste momento se o espectro de ondas cerebrais será dividido em faixas de frequência ou se diferentes localizações cerebrais terão oscilações bem diferentes.

Há uma concordância razoável, entretanto, que oscilações alfa/teta próximas a 10 Hz interagem com oscilações mais rápidas. Uma proposta é que as ondas cerebrais assemelham-se ao espectro de rádio, com “frequências portadoras” sendo moduladas (por amplitude, como no rádio AM), ou por frequência (FM). No caso de ondas de rádio, as estações de transmissão geram radiação eletromagnética em frequências de sintonia específicas (como você pode ver no seu sintonizador AM ou FM). Os receptores de rádio podem ser sintonizados nas freqüências principais. Como a fala e a música envolvem oscilações mais rápidas, elas são “carregadas” pelas freqüências de sintonia padrão.

No caso do cérebro, acredita-se que as ondas theta às vezes funcionam como ondas portadoras e que neurônios individuais podem sintonizar seus próprios padrões de disparo em relação a alguma onda theta generalizada (Canolty et al., 2006). Como estas são questões abertas nas fronteiras científicas, nós simplesmente não sabemos exatamente como elas se estabelecerão a longo prazo.

Não há atualmente nenhum acordo sobre a gama de oscilações mais rápidas, muitas vezes chamadas beta e gama. Ritmos funcionais foram relatados até 200 Hz e até mesmo (brevemente) 600 Hz. Como novos achados estão constantemente aparecendo, faz mais sentido descrever três faixas de freqüência (ver Figura 8.1). As oscilações da gama média incluem alfa e teta clássicas, próximas de 10 Hz. O ritmo dos novos achados é agora tão rápido que podemos esperar ver um esclarecimento muito maior sobre estas questões.

A gama de frequências foi agora observada para o processamento sensorial, melhoramento atencional da entrada sensorial, e memória de trabalho e de longo prazo. A sincronização é natural e útil para a sinalização em um sistema oscilatório como o cérebro. Às vezes a sincronia perfeita não é atingível, portanto há um breve intervalo de tempo entre o pico da onda em um lugar (como o hipocampo) e outro lugar (como o lóbulo frontal). Nesses casos, o melhor termo é bloqueio de fase ou coerência de fase, um pouco como um ritmo “off-beat” sincopado na música. É sincronia com um intervalo de tempo.

Os neurónios individuais têm um tempo de integração temporal de cerca de 10 ms, período em que as entradas dendríticas podem somar para aumentar a probabilidade de um único pico de saída axonal (ver Capítulo 3). Um grupo de neurônios interconectados pode fortalecer as taxas de disparo uns dos outros entre 30 e 100 Hz fornecendo entradas sinápticas dentro da janela de 10 ms. Se dois neurônios excitatórios estão sinalizando um ao outro a uma taxa de 50 Hz, por exemplo, é possível manter um loop de retorno excitatório, porque sinais convergentes podem chegar dentro do período crítico de 10 ms. Entretanto, as taxas de disparo neuronal abaixo de 30 Hz podem não ser integradas pelos neurônios alvo porque picos diferentes podem chegar tarde demais para ter efeitos aditivos. Portanto, acredita-se que um grupo de neurônios disparando na faixa beta-gama irá exercer um impulso mais forte para os neurônios a jusante do que as frequências mais baixas. Obviamente, redes cerebrais reais são mais complexas e têm elementos inibidores, assim como elementos excitatórios. Entretanto, estes pontos básicos se aplicam aos neurônios em geral e ganharam um bom suporte empírico direto.

Radio transmissão tem algumas semelhanças com a sincronia oscilatória no cérebro. A existência do rádio AM e FM sugere pelo menos duas maneiras pelas quais os ritmos cerebrais podem processar informações no cérebro. Mas há muito mais esquemas de codificação. Os ritmos cerebrais podem servir como relógios, e eles podem usar pulsos simples ou uma série de pulsos como o código Morse. Neurônios diferentes podem usar sinais de maneiras diferentes, talvez em combinação com moléculas e sinapses diferentes.

Televisão é um exemplo de código espaço-temporal, no qual o sinal de transmissão varre todas as linhas da tela de cima para baixo. As telas de computador utilizam codificação espacial-temporal semelhante. Ritmos cerebrais também são capazes de coordenar mapas visuotopicos, mapas somatotópicos e mapas motores. Como mencionamos, o cérebro é rico em mapas topográficos, que representam matrizes de entrada sensorial ou mapas neuromusculares em vários níveis de abstração (veja Capítulo 5).

Evolução explorou as propriedades rítmicas dos neurônios ao longo de centenas de milhões de anos. Por essa razão, não devemos esperar encontrar apenas um único código neural. O que sabemos é que os ritmos cerebrais são muito difundidos e que estão associados a funções conhecidas.

Finalmente, as ondas também podem interferir umas com as outras. Quando você coloca um receptor de rádio ao lado de um computador, você ouvirá uma explosão de ruído sempre que pressionar o teclado. Isto porque cada vez que premir uma tecla activa um sinal electromagnético que irradia para o espaço circundante. A interferência das ondas é um fenômeno fundamental na física da radiação. A interferência pode ter usos importantes no cérebro, mas também pode degradar o processamento de informações neurais. Estamos apenas começando a entender o papel dos ritmos cerebrais, mas é provável que a interferência de ondas venha a ter efeitos também.