Primeiro estudo que relaciona a forma cerebral e suas funções fisiológicas e metabólicas em fósseis

Antonio Martín/DICYT Um dos marcos mais importantes da evolução humana foi o progressivo aumento do volume cerebral. Mas não bastava que o gênero Homo apenas ganhasse tamanho no cérebro para que adquirisse mais faculdades. Era importante também a distribuição de sua estrutura e a do sistema nervoso central. Um estudo pioneiro coordenado pelo Cenieh (Centro Nacional de Investigação sobre a Evolução Humana), com sede em Burgos, tenta esclarecer as etapas através das quais se configurou o cérebro humano atual, por meio da relação da forma cerebral em fósseis e funções fisiológicas e metabólicas que realizava o órgão. 

O trabalho, cujo principal responsável foi Emiliano Bruner, contou com a colaboração das universidades de Burgos e Foro Itálico de Roma e o Hospital São Filippo Neri, da capital italiana, através do seu departamento de neurocirurgia. A investigação teve destaque na capa da revista científica American Journal of Human Biology, de janeiro de 2011, a primeira no seu setor, com um índice de impacto de 2’121, publicada pela Human Biology Association.

“Em um fóssil, lembra Bruner a DiCYT, já não se encontra o cérebro, mas sim os traços que os elementos anatômicos deixaram na superfície interna dos ossos cranianos (como as dos elementos vasculares, ou seja, artérias e veias)”. Com estes rastros, os cientistas podem reconstruir a forma geométrica do encéfalo. O objeto da investigação era “encontrar recursos e características fisiológicas que tenham correlação com estes traços ou com a forma cerebral, para desenvolver inferências e hipóteses sobre possíveis modificações de funções cerebrais associadas a mudanças de forma cerebral nas espécies humanas extintas”, ou seja, conhecer se existiam funções cerebrais que nossos antepassados realizavam e nós não herdamos. “O cérebro humano gasta uma quantidade incrível de energia, de modo que uma dessas funções poderia ser a termorregulação e a gestão metabólica” acrescenta o especialista.

A investigação do Cenieh supõe um primeiro passo neste campo da investigação antropológica. Até agora, lembra Bruner, não se havia correlacionado a forma cerebral e as funções fisiológicas e metabólicas em fósseis. O trabalho publicado na revista estadunidense supõe, portanto, um trabalho preliminar e exploratório, nas palavras de Bruner: “Estamos experimentando um método para investigar a forma de quantificar e descrever com modelos numéricos a distribuição do calor em moldes endocranianos, tanto em fósseis como nos humanos modernos”.

Duas técnicas diferenciadas

No desenvolvimento da investigação, a equipe científica empregou duas técnicas diferenciadas. Por um lado investigaram o sistema vascular através da tomografia para reconstruir os moldes endocranianos, e, por outro, com uma técnica denominada angiotomografia reconstruíram o sistema vascular endocraniano, sobretudo as artérias meníngeas e as artérias cerebrais. “Estas são técnicas que se utilizam usualmente em análises biomédicas, mas só nos últimos anos alcançaram uma resolução e uma disponibilidade suficiente para ser empregadas não somente em campos diagnósticos como também em investigações e morfometria”, explica Bruner. Ao mesmo tempo, alguns modelos numéricos e simulações permitiram investigar como o calor se distribui nos moldes endocranianos em função da forma e do tamanho. Em uma primeira etapa, os investigadores utilizaram uma mostra de humanos modernos, para depois passar a simulações em australopiteco, Neandertal e Homo sapiens do Pleistoceno Superior. A equipe conta atualmente com outros fósseis e estão ampliando a mostra de humanos modernos, expandindo o estudo aos primatas não humanos, incluindo símios antropomorfos.

Ainda que o trabalho se centre nas funções fisiológicas e metabólicas dos nossos antepassados, pode ajudar a conhecer a estrutura do nosso próprio cérebro. “Parece estranho, admite Bruner, mas apesar do infinitamente grande e do infinitamente pequeno que investigamos hoje em dia, o conhecimento da nossa própria variabilidade anatômica ainda tem muitas incertezas e zonas obscuras. Não conhecemos bem as origens e a evolução de nossos sistemas vasculares cerebrais, seus processos de formação e suas funções. Por isso, ao mesmo tempo estamos investigando os padrões de dispersão térmica nos fósseis, também estamos fornecendo informações sobre a organização estrutural do nosso próprio cérebro”.

Resultados

Graças ao conjunto das investigações, a equipe multidisciplinar encontrou “uma boa correspondência entre as artérias meníngeas e seus traços endocranianos (as que restam nos fósseis)”. Ao mesmo tempo, se evidenciou que este sistema vascular, que sofreu mudanças muito aparentes ao longo da evolução humana, é bastante isolado do resto dos sistemas vasculares cerebrais. Sobretudo, nos indivíduos adultos não parece que estes vasos seguem funcionando como canais para o fluxo sanguíneo “Assim, servem somente em uma etapa preadulta (neonatal ou juvenil), ou servem só em momentos de emergências (por exemplo, em atividades físicas), ou têm um papel não de regulação térmica/oxigenação senão de proteção estrutural do córtex”, afirma Emiliano Bruner. Por outro lado, as análises de mapas térmicos cerebrais nos fósseis não indicam uma função de termorregulação desses vasos.

Estes novos conhecimentos podem ajudar a conhecer como evoluiu o cérebro humano e quais possibilidades de desenvolvimento que abarca. “Está claro que para entender nosso cérebro, em seu componente orgânico como em seu componente cognitivo, é necessário saber como evoluiu, porque sofreu certas mudanças e variações e com quais conseqüências. A evolução do cérebro representa sua história, com suas trajetórias e suas experiências, com suas relações, seus êxitos e seus fracassos. Deste modo, é melhor saber como chegamos até aqui para conhecer nossas potencialidades e nossos limites”.

Além de ampliar a mostra a novos fósseis, a variabilidade humana moderna (com suas diferenças sexuais o ao longo do desenvolvimento, por exemplo), e aos primatas em geral, a equipe de investigadores trabalha agora em duas linhas. A primeira tenta desenvolver métodos estatísticos de quantificações das diferenças entre indivíduos e entre grupos. A segunda tem modelos complicados, acrescentando aos moldes cerebrais seu componente vascular interno.

Financiamento e divisão do trabalho

Para realizar a investigação, dada a heterogeneidade da equipe, as fontes de financiamento foram diversas, entre as que se incluem por parte doCenieh, projetos e becas do Ministério de Ciência e Inovação e da Junta deCastilha e León, informou Bruner. O próprio investigador foi encarregado de criar e coordenar o projeto desde o centro, junto com um investigador doutorado. O Departamento de Física da Universidade de Burgos trabalhou nos modelos numéricos de dispersão térmica. A Univesidade Foro Italico de Roma, por sua vez, no componente vascular, através de uma tese de doutorado em anatomia funcional. O Hospital São Felippo Neri ofereceu assessoria no que diz respeito à neurocirurgia.