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Fronteiras para Mentes Jovens

by admin

Resumo

Cérebro pesquisadores utilizado para estudar o funcionamento do cérebro apenas em laboratórios especiais em universidades ou hospitais. Recentemente, pesquisadores começaram a usar dispositivos portáteis que as pessoas podem usar em suas cabeças fora do laboratório. Por exemplo, estes dispositivos permitem aos pesquisadores medir a atividade cerebral dos alunos nas salas de aula, enquanto eles passam pelo dia da escola. Isto parece futurista, e talvez também um pouco alarmante. Neste artigo, vamos explicar o que esses dispositivos fazem e não medem—por exemplo, eles não podem ler sua mente! Também explicaremos como este tipo de pesquisa pode ser útil para você e seus colegas.já ouviu falar de ondas cerebrais e talvez se tenha perguntado o que são? Neste artigo, vamos explicar o que são as ondas cerebrais, como elas podem ser medidas no laboratório e na sala de aula, e por que é interessante medi-las.

EEG: Medindo a atividade elétrica no cérebro

as células em seu cérebro são chamadas de neurônios, e seu cérebro tem cerca de 86 bilhões delas. Estes neurónios são muito faladores, tal como os alunos de uma sala de aula. Em vez de usar palavras, os neurónios comunicam através de pequenos sinais eléctricos que geram. Estes sinais vão para cima e para baixo em intensidade, assemelhando-se às ondas: estas são as suas ondas cerebrais. Podemos medir ondas cerebrais usando uma técnica conhecida como Eletroencefalografia (EEG), na qual pequenos Detectores, chamados eletrodos, são colocados na cabeça de uma pessoa . Geralmente, todos estes eletrodos (até 256!) são mantidos no lugar por uma tampa, embora dispositivos portáteis foram recentemente desenvolvidos que usam menos eletrodos, em fancier-looking headsets. O EEG não pode medir a atividade elétrica das células cerebrais individuais, porque as correntes elétricas que qualquer neurônio gera são muito pequenas. Estas correntes só podem ser medidas quando muitos neurônios transmitem sinais elétricos similares ao mesmo tempo. Imagine um festival de música com milhares de pessoas. Quando apenas uma pessoa bate palmas, a banda no palco não vai ouvir, mas quando todo o público bate palmas ao mesmo tempo, eles certamente vão ouvir.

ondas cerebrais: lentas e rápidas

ondas cerebrais variam em velocidade. Você pode pensar em ondas cerebrais lentas como grandes ondas no oceano, movendo um navio para cima e para baixo, e ondas cerebrais rápidas como pequenas ondulações na superfície da água. Quando usamos EEG, temos uma mistura de ondas cerebrais rápidas e lentas acontecendo ao mesmo tempo.então porque é que isto é interessante? Imagine-se de manhã cedo, não muito acordado e ainda sonhador. Se medíssemos as suas ondas cerebrais com EEG nesse preciso momento, veríamos ondas cerebrais relativamente lentas. Agora imagina que estás na escola a fazer um exame, a concentrar-te intensamente. Nesta situação, podemos detectar ondas cerebrais mais rápidas. Estes exemplos mostram que a velocidade das ondas cerebrais está relacionada com o estado em que você está. A velocidade das ondas cerebrais é chamada de frequência. Podemos identificar diferentes gamas de frequência usando EEG. Por exemplo, o intervalo Delta corresponde a ondas cerebrais relativamente lentas que vão para cima e para baixo 1-4 vezes em um segundo, ou 1-4 Hertz (Hz), que é a unidade de frequência. A figura 1 mostra uma visão geral das faixas de frequência (também chamadas bandas de frequência) e como elas se relacionam com o seu estado mental.

  • Figura 1 – Bandas de frequência lentas a rápidas e como se relacionam com o estado mental.a frequência de onda cerebral é medida em Hertz (Hz), que é o número de ondas por segundo.

Além de Lenta e Rápida: Eventos Relacionados com Potenciais

Embora o EEG bandas de frequência são muito interessantes, nem todas as questões podem ser respondidas pelo exame deles. Por exemplo, e se quiseres saber como o cérebro entende as palavras que ouves ou como controla os impulsos, como não bater na tua irmã mais nova se ela te enlouquecer? Para tais questões, os pesquisadores analisam as ondas cerebrais de outra forma: calculando o potencial relacionado ao evento, ou ERP. ERPs são as respostas elétricas do cérebro a eventos específicos, tais como ler uma palavra ou controlar um impulso. No método ERP, examinam-se as partes do sinal EEG causadas por estes acontecimentos específicos. Para usar este método, o EEG é registrado enquanto o participante realiza uma tarefa computadorizada que é especificamente projetado para estudar uma determinada função do cérebro, por exemplo, controle de impulso.

aqui está uma descrição de tal tarefa, chamada de” Go/No-Go ” (Figura 2). Letras diferentes aparecem na tela, uma por uma. Um” X “significa” pressione o botão ” (Go!), e um ” O “significa” não pressione o botão ” (não vá!). O” X “nesta tarefa é apresentado com muito mais frequência do que O” O”, então os participantes automaticamente se preparam para responder sempre que uma carta aparece na tela—mesmo um” o “participantes precisam controlar seu impulso para pressionar o botão no caso de um” o ” quando a tarefa terminar, os pesquisadores examinam o EEG gravado durante as apresentações dos x’s e O’s na tela. Pode adivinhar em que Carta estão mais interessados?

  • Figura 2 – O Go/no-Go tarefa.as letras X e O aparecem no ecrã uma de cada vez. Os participantes são convidados a pressionar o botão O MAIS RÁPIDO POSSÍVEL quando eles vêem um X, e a não pressionar o botão quando eles vêem um O. O X aparece muito frequentemente e o o apenas ocasionalmente. Isso torna difícil inibir o impulso de pressionar o botão quando um O aparece na tela.

os investigadores estão mais interessados na resposta EEG aos “O”S, porque é quando o participante precisa controlar o impulso para pressionar o botão. Para examinar a resposta do cérebro aos ” O “S, O pesquisador isola a resposta do EEG a cada apresentação de um” O ” e mede todas essas respostas juntas. A resposta média do EEG a este evento específico é o ERP, e reflete a tentativa do cérebro de controlar um impulso. Você pode pensar sobre o processo de cálculo do ERP como uma peneira, filtrando partes do sinal EEG que não são de interesse, deixando apenas os sinais que os pesquisadores estão mais interessados.

the Limitations of Lab Experiments

Scientists have learned a great deal about how the brain works from doing EEG and ERP experiments in laboratories. Quando fazemos tais experiências, normalmente medimos a atividade cerebral quando as pessoas realizam tarefas computadorizadas. Tais tarefas são projetadas para medir uma determinada função cerebral, por exemplo, ler palavras, fazer aritmética ou controlar impulsos. Normalmente, essas tarefas de laboratório são muito diferentes das coisas que fazemos no nosso dia-a-dia.por exemplo, pense na tarefa com os frequentes ” X “S e”o” s raros usados para estudar o controle de impulsos. Isto é o mesmo que controlar os seus impulsos para se mover ou para conversar com outro aluno enquanto o seu professor está a dar instruções? No laboratório EEG, você estaria sentado sozinho, em uma sala tranquila, fazendo uma tarefa como apertar botões e, ocasionalmente, tentando não pressionar um botão. Esta experiência de laboratório pode dizer-nos algumas coisas sobre como o cérebro controla os impulsos, mas o que diz sobre como as crianças lidam com os seus impulsos na escola? Esta é uma limitação das experiências de laboratório.: medem a actividade cerebral em situações pouco naturais .

usando EEG portátil na sala de aula

outro aspecto do comportamento humano que é difícil de estudar em um laboratório é como as pessoas interagem entre si, por exemplo, a forma como os alunos interagem entre si na escola. As experiências laboratoriais são extremamente limitadas em responder a esta pergunta, mas os recentes desenvolvimentos no EEG portátil agora permitem aos cientistas realizar pesquisas cerebrais fora do laboratório.isto é exatamente o que uma equipe de pesquisadores da Universidade de Nova York fez recentemente . Associaram-se a uma escola secundária local e mediram a actividade cerebral de um professor e de um grupo de alunos durante 11 aulas de biologia (figura 3A). Em cada aula, os alunos participaram de diferentes atividades de aprendizagem, tais como palestras, vídeos instrutivos e discussões em grupo. Os pesquisadores descobriram que, durante essas atividades em sala de aula, as ondas cerebrais dos alunos estavam em sincronia. Em outras palavras, suas ondas cerebrais subiram e desceram juntas, em sincronia. Ainda mais interessante, os alunos que relataram estar mais envolvidos na aula estavam ainda mais em sincronia com os outros alunos (figura 3B).

  • Figura 3 – (A) EEG pode ser usado para medir as ondas cerebrais dos estudantes de uma escola em sala de aula (a partir de: Dikker et al. ).(B) as ondas cerebrais dos alunos podem mostrar alta sincronia com outros alunos, o que foi encontrado para os alunos que estavam mais envolvidos na classe (esquerda). A baixa sincronia com outros estudantes (direita) foi encontrada para estudantes que estavam menos engajados.

dispositivos portáteis EEG são emocionantes porque eles podem ser usados não só para pesquisa, mas também para fins de ensino. Em “BrainWaves”, um programa de ensino médio de neurociência que foi desenvolvido na Universidade de Nova York, Os alunos usam EEG para aprender sobre seus próprios cérebros, e sobre como a neurociência funciona. Os estudantes trabalham com um cientista para desenvolver seus próprios projetos de pesquisa. Por exemplo, eles podem usar EEG para explorar como o cérebro responde a imagens de caras famosas e não famosas, ou como ouvir música afeta a nossa capacidade de concentração.

EEG portátil não foi inventado para substituir a investigação laboratorial de EEG. Em vez disso, complementa a pesquisa de laboratório, fornecendo insights sobre os processos cerebrais em situações do dia-a-dia. Mas a vantagem de estudar o cérebro em um ambiente mais natural vem com alguns compromissos. A qualidade dos dados coletados pelo EEG portátil não é tão alta quanto os dados coletados no laboratório, porque os dispositivos portáteis têm muito menos eletrodos e os participantes se movem mais. Além disso, o ambiente fora do laboratório não está sob o controle do pesquisador, então os resultados experimentais podem ser mais difíceis de interpretar.isto parece ficção científica?então, depois de ler tudo isto, o que achas? Você estaria interessado em usar um dispositivo EEG em sua sala de aula, ou você acha esse pensamento um pouco assustador? Bem, para te tranquilizar, até agora o EEG portátil só fornece uma medida geral da actividade cerebral. EEG certamente não consegue ler a sua mente. Então, você não precisa se preocupar que os pesquisadores ou seu professor poderiam ler seus pensamentos se você alguma vez colocar um desses dispositivos EEG em sua escola. Queremos assegurar-vos que a leitura da mente ainda é ficção científica!algumas empresas comerciais que fabricam e vendem dispositivos EEG afirmam que o EEG pode ser usado para monitorar estudantes, lendo a força de diferentes ondas cerebrais e descodificando isso em “concentrado” ou “distraído”.”Não achamos que seja uma boa ideia, por várias razões. Primeiro, precisamos fazer muito mais pesquisa antes de entender o suficiente sobre o que os sinais EEG significam em termos de funções cerebrais. Em segundo lugar, os estudantes não precisam necessariamente de se concentrar o tempo todo. Nós sabemos que o cérebro também precisa de algum tempo para descansar, e vagando mente pode realmente ser útil para a aprendizagem .

conclusão

dispositivos portáteis EEG oferecem algumas grandes oportunidades, tais como a capacidade de estudar como o cérebro funciona em ambientes naturais, como salas de aula. O estudo do cérebro em situações naturais pode beneficiar especialmente a nossa compreensão das interações sociais, uma vez que o EEG portátil pode ser usado para medir a atividade cerebral de várias pessoas ao mesmo tempo, enquanto elas estão interagindo umas com as outras. Além disso, o EEG portátil também pode ajudar os alunos a entender melhor como o cérebro funciona. No entanto, a ciência avança em pequenos passos, por isso deixemos a leitura da mente para os filmes de ficção científica e, entretanto, discutamos se alguma vez vamos querer que isso seja uma realidade .

glossário

ondas cerebrais: ciclos de correntes elétricas geradas por grupos de neurônios ativos ao mesmo tempo.neurónios: as células do cérebro que se comunicam entre si transmitindo sinais eléctricos.

EEG: Eletroencefalografia, uma técnica na qual pequenos Detectores, chamados eletrodos, são colocados no couro cabeludo de uma pessoa usando um chapéu ou um auscultador. O EEG mede a atividade elétrica de grupos de neurônios que transmitem sinais elétricos similares ao mesmo tempo.eletrodo: um detector colocado no couro cabeludo, usado no EEG para registrar as correntes elétricas geradas pelos neurônios no cérebro.frequência: velocidade de uma onda cerebral; número de vezes que uma onda cerebral sobe e desce em 1 S. A unidade de frequência em Hertz (Hz); 1 Hz significa um ciclo por segundo. banda de Frequência: uma gama de frequências de ondas cerebrais que está associada a um determinado estado mental. Por exemplo, as frequências na faixa de 1-4 Hz são chamadas de banda delta, que é associada ao sono profundo.

ERP: potencial relacionado com o evento, medido com EEG. ERPs são as respostas elétricas do cérebro a eventos específicos, tais como ouvir um som ou ler uma palavra. No método ERP, os participantes realizam uma tarefa informatizada na qual o evento específico de interesse é frequentemente repetido. As partes do sinal EEG causadas por estes eventos são calculadas em média. Esta média faz com que a atividade cerebral aleatória seja média para fora e a parte relevante do EEG para permanecer; este é o ERP.sincronia: quando as ondas cerebrais sobem e descem juntas. Isto pode estar dentro de um cérebro (por exemplo, ondas cerebrais de diferentes partes do cérebro) ou entre cérebros. Este último exemplo é chamado de sincronia cérebro-cérebro.

conflito de interesses

os autores declaram que a pesquisa foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.

agradecimentos

gostaríamos de agradecer sinceramente àqueles que ajudaram na tradução dos artigos nesta coleção para torná-los mais acessíveis para crianças fora dos países de língua inglesa, e para a Fundação Jacobs por fornecer os fundos necessários para traduzir os artigos. NA translated this article into Dutch.a ilustração da Figura 2 foi reimpressa a partir de Dikker et al. , Copyright (2017), com permissão da Elsevier.gostaríamos de agradecer aos Membros e financiadores do grupo de campo emergente, Portable Brain Technologies in Educational Neuroscience Research, financiado por EARLI e a Fundação Jacobs. As NA e TJ são ainda apoiadas por uma subvenção inicial do Conselho Europeu de investigação (#716736).

O Programa de ondas cerebrais foi desenvolvido com o apoio do Programa de Parceria de educação científica nos Institutos Nacionais de ciências médicas gerais dos EUA.