Neurodesenvolvimento Infantil: Genética, Ambiente e Primeiros Anos de Vida

RELAdEI 71 Neurociencias y Educación Infantil Enero 2018 issn 22550666 52 resumo O desenvolvimento do ser humano é o maior pro cesso biológico conhecido pela sua complexidade plasticidade e vulnerabilidade Além de complexo o desenvolvimento do cérebro é multifacetado com preendendo todas as dimensões humanas O desen volvimento do cérebro é particularmente intenso nos primeiros 1000 dias pósconcepção compreendendo o período intrauterino e os primeiros anos após o nascimento A estruturação e a organização das dife rentes áreas do cérebro no período pósnatal ocorrem em paralelo de modo nãocompartimentalizado e em ondas correspondentes a diferentes idades ou faixa etárias que caracterizam a janela temporal de cada etapa do neurodesenvolvimento estas ondas esta belecem curvas de desenvolvimento cuja extensão e pico se expressam distintamente conforme a idade da criança É importante salientar que todas essas eta pas são sensíveis aos estímulos e condições do meio intrauterino bem como ao ambiente externo após o nascimento Palavras Chave Neurociências Cérebro e desen volvimento humano Relação herançamédio Pla sticidade e vulnerabilidade cerebral Epigenética do desenvolvimento infantil resumen El desarrollo del ser humano es el mayor proceso biológico conocido tanto por su complejidad como Neurodesenvolvimento e os primeiros anos de vida genética vs ambiente El neurodesarrollo en los primeros años de vida genética vs ambiente Neurodevelopment during the first years of life genetics vs environment Prof Dr Jaderson Costa da Costa brasil por sus características de plasticidad y vulnerabili dad Además de complejo el desarrollo del cerebro es multifacético ya que afecta a todas las dimensiones del ser humano Este desarrollo es particularmente intenso en los primeros 1000 días tras la concepción incluyendo tanto el periodo intrauterino como los primeros años tras el nacimiento La configuración de la estructura y organización de las diferentes áreas cerebrales en el periodo postnatal se produce en para lelo de modo no compartimentalizado y en sucesivas ondas que se corresponden a las diferentes edades o periodos de edad que caracterizan la ventana tempo ral de cada fase del desarrollo neuronal Esas ondas generan curvas de desarrollo cuya extensión y picos se expresan de forma diferente en función de la edad de los niños Es importante destacar que todas esas etapas son sensibles a los estímulos y condiciones tan to del medio intrauterino como del ambiente externo tras el nacimiento Palabras clave Neurociencias Cerebro y desar rollo humano Relación herenciamedio Plasticidad y vulnerabilidad cerebral Epigénesis del desarrollo infantil abstract The development of the human being is the largest biological process known both for its complexity and for its characteristics of plasticity and vulnerability In addition to this complexity brain development is multifaceted as it affects all dimensions of the indi RELAdEI 71 Neurociencias y Educación Infantil Enero 2018 issn 22550666 53 viduals Brain development is particularly intense in the first 1000 days after conception including both the intrauterine period and the first years after birth The structuring and organization of the different areas of the brain in the postnatal period occur in parallel in a noncompartmentalized way and in waves cor responding to different ages or age groups that cha racterize the temporal window of each stage of neu rodevelopment These waves generate development curves whose extension and peaks are expressed dif ferently depending on the age of the children It is im portant to note that all these stages are sensitive to the stimuli and conditions of both the intrauterine envi ronment and the external environment after birth Key Words Neurosciences Brain and human de velopment Relationship inheritancemedium Pla sticity and cerebral vulnerability Epigenetics of child development as etapaschaves do neuro desenvolvimento O desenvolvimento do ser humano é o maior pro cesso biológico conhecido pela sua complexidade pla sticidade e vulnerabilidade Cusick Georgieff nd Além de complexo o desenvolvimento do cérebro é multifacetado compreendendo todas as dimensões hu manas A dimensão social qualidade dos seres vivos e a cultural que se desenvolve no domínio biológico e social completam o eixo biocultural Boyd 2009 Konner 2010 O conhecimento científico acumulado eas recentes pesquisas no âmbito da genética mole cular da neuroplasticidade e dos processos de orga nização e consolidação do funcionamento cerebral materializado nas conexões cerebrais e na interação entre as diversas áreas e segmentos do sistema nervo so contribuíram para a nossa percepção das etapas chaves do neurodesenvolvimento O desenvolvimento do cérebro é particularmente intenso nos primeiros 1000 dias pósconcepção compreendendo o período intrauterino e os primeiros anos após o nascimento Cusick Georgieff nd Ao contrário de algumas espécies o ser humano apresenta um forte desenvolvi mento pósnatal onde nos primeiros anos é tão inten so que alguns autores caracterizam como um verda deiro florescer das funções neurológicas Brown Jernigan 2012 Aformação de novos contatos entre as células nervosas sinapses ocorre mais intensamente nos primeiros anos de vida o que torna este período crítico para o desenvolvimento do comportamento da cognição e das habilidades J Stiles 2000 The Science of Early Childhood Development 2007 A estruturação e a organização das diferentes áreas do cérebro no período pósnatal ocorrem em paralelo de modo nãocompartimentalizado e em ondas corre spondentes a diferentes idades ou faixa etárias que ca racterizam a janela temporal de cada etapa do neu rodesenvolvimento estas ondas estabelecem curvas de desenvolvimento cuja extensão e pico se expressam distintamente conforme a idade da criança É impor tante salientar que todas essas etapas são sensíveis aos estímulos e condições do meio intrauterino bem como ao ambiente externo após o nascimento Iso Simoda Matsuyama 2007 Joan Stiles Jernigan 2010 Greenough Black Wallace 1987 A formação das sinapses ou sinaptogênese segue o caminho da formação excessiva de novas sinapses redundância O início da sinaptogênese ocorre ao redor das 28 semanas de gestação e a densidade sináp tica aumenta durante a vida fetal e nas fases iniciais da vida Há uma intensa proliferação sináptica entre os 2 e 4 meses de vida pósnatal quando praticamente dobra o número de sinapses atingindo o seu pico em torno do 8o mês Huttenlocher 1990 Existem dife renças regionais no ritmo de formação das sinapses no córtex cerebral atingindo o máximo de densidade aproximadamente aos 3 meses no córtex sensorial e entre 2 e 35 anos no córtex frontal Huttenlocher Dabholkar 1997 Rakic Bourgeois Goldman Rakic 1994 A partir do 12o mês iniciase a poda sináptica seletiva com redução no número de sinapses as custas principalmente da perda das sinapses exci tatórias Tau Peterson 2010 Huttenlocher 1984 Rakic Bourgeois GoldmanRakic 1994 Os da dos experimentais obtidos do córtex visual eviden ciam que a fase ascendente da sinaptogênese fase de formação de novas sinapses é determinado por mecanismos intrínsecos ou genéticos enquanto que a experiência visual adquirida por estímulos ambien tais do meio provavelmente influencia a eliminação competitiva período de poda na fase descendente ou estabiliza as sinapses já estabelecidas Bourgeois GoldmanRakic Rakic 1994 Nas etapas iniciais do desenvolvimento do cérebro e durante toda a infância a espessura cortical isto é a substância cinzenta que constitui a camada externa ou córtex cerebral é de maior espessura Mudanças quantitativas na relação da substância branca estru tura abaixo do córtex cerebral e a cinzenta são depen dentes da idade e estão intimamente relacionadas á mielinização A mielinização consiste na formação ao longo dos prolongamentos nervosos axônios RELAdEI 71 Neurociencias y Educación Infantil Enero 2018 issn 22550666 54 de camada de mielina de constituição lipoproteica O processo de mielinização confere maior eficiência e funcionalidade as conexões cerebrais e parece ser uma função exponencial crescente com maior in dice de modificação durante os primeiros 3 anos de vida Carmody Dunn BoddieWillis DeMarco Lewis 2004Como consequência da mielinização e organização das conexões cerebrais há aumento vo lumétrico da substância branca associada à redução progressiva da espessura cortical Gogtay et al 2004 estabelecendose maior conectividade e estruturando os caminhos ou tratos cerebrais que permitem as relações entre as várias estruturas do cérebro Dini et al 2013 A atividade cerebral é modulada de modo sim plificado por estímulos gerados internamente de natureza excitatória ou inibitória mediados pelas sinapses Estas sinapses podem estimular sinapses excitatórias ou inibir sinapses inibitórias uma de terminada atividade ou processo Salientase que nas fases iniciais da vida predomina a atividade sináptica excitatória e gradativamente ocorre o desenvolvimen to do sistema de inibição mais robusto Y BenAri 2014 Yehezkel BenAri 2002Tau Peterson 2010 O pico de desenvolvimentos das sinapses excitatórias ocorre ao redor dos 5 anos de idade sendo a ativi dade excitatória a predominante até a adolescência o que determina um período propenso a manifestações mais impulsivas Estudo avaliando o componen te inibitório das funções executivas verificou que as crianças entre 8 e 10 anos sofrem maior interferên cia de estímulos externos parecem mais guiadas por automatismos previamente estabelecidos e têm mais dificuldade em suprimir estímulos irrelevantes tor nandoas mais vulneráveis a erros e retardando a suas respostas As sinapses inibitórias responsáveis pelo controle dos impulsos desenvolvemse mais tardia mente equilibrandose com as excitatórias ao redor dos 1617 anos de idade Leon Carrion GarcíaOr za PérezSantamaría 2004 desenvolvimento de estruturas regionais e corticais O desenvolvimento global do cérebro inclui o acréscimo de volume que duplica nos dois primeiros anos de vida e as modificações na proporção entre a substância cinzenta e branca Paus et al 2001 Utsu nomiya Takano Okazaki Mitsudome 1999 Até os oito anos de vida ocorre um aumento lento do volume da substância cinzenta préfrontal que de pois se acelera entre 8 e 14 anos Kanemura Aihara Aoki Araki Nakazawa 2003 Mas paralelamente há modificação em estruturas subcorticais regionais e crescente diferenciação A principal estrutura do circuito da memória o hipocampo ganha volume com o desenvolvimento Saitoh Karns Courche sne 2001 Utsunomiya et al 1999 O desenvolvi mento sensóriomotor atinge o pico entre os 2 e 4 meses de idade estendendose até o segundo ano de vida seguese o desenvolvimento do córtex associa tivo ou interpretativo córtex posterior e temporal com pico entre 6 e 8 meses e se estendendo até o 8o ano e finalmente o desenvolvimento do córtex pré frontal funções executivas com pico entre o 1o e o 4o ano de vida se estendendo até os 1416 anos de vida National Scientific Council on the Developing Child 2007 Tierney Nelson 2009 CA Nelson Moulson Richmond 2006 Shonkoff Phillips 2000 O desenvolvimento cortical ocorre à custa da organização do córtex cerebral a partir da migração e diferenciação neuronal formação de contatos entre essas célula seleção das sinapses estruturação de vias ou feixes de contatos entre grupos de neurônios o que genericamente denominamos de conexões cerebrais Huttenlocher1984 A consolidação das funções do córtex cerebral habilitará a criança aos processos perceptuais interpretativos ou associativos funções executivas e escolhas racionais A função sensório motora é uma das primeiras a se desenvolver seguido pelo maior desenvolvimento das áreas posteriores e temporais e concluindo com o processo maturativo das áreas anteriores do cérebro As funções simbóli cas como por exemplo o desenvolvimento da lin guagem e as funções executivas dependem do córtex associativo e seu processamento é cortical com fortes interações subcorticais As funções executivas funda mentais para as nossas atividades de planejamento flexibilização mental atenção focada e inibição do comportamento é desenvolvida até a idade adulta Para manter a atenção focada e fazer as escolhas den tro do planejado há necessidade do desenvolvimen to crescente dos circuitos de inibição e de controle dos impulsos que permitem o desenvolviemnto do autocontrole Blakemore Choudhury 2006 Kane Engle 2002 Knapp Morton 2015 LeonCarrion et al 2004Outro elemento importante é a capaci dade de tomar decisões que não dependa simple smente de impulsos ou da emoção É importante salientar que a inibição que freia nossos impulsos é desenvolvida mais tardiamente e está associada ao RELAdEI 71 Neurociencias y Educación Infantil Enero 2018 issn 22550666 55 desenvolvimento da região frontal préfrontal As sim o duelo emoçãoinstinto vs razãocontrole co gnitivo resulta na vantagem inicial da emoçãoinstin to que está relacionada ao desenvolvimento das áreas da emoção e da recompensa que se estruturam antes das regiões de autocontrole frontais Sem o desenvol vimento dos processos inibitórios a criança é mais impulsiva e com maior frequência realiza escolhas inadequadas principalmente quando se utilizam su gestões apetitivas Somerville Casey 2010 Na re visão de estudos utilizando a técnica de estimulação magnética transcraniana Knoch e Fehr 2007 con cluem quanto ao papel da inibição exercida pelo lobo préfrontal principalmente o direito no controle dos nossos impulsos sem esta capacidade nós seríamos escravos de nossos impulsos emocionais tentações e desejos e portanto incapaz de se comportar social mente de forma adequada Para podermos inferir a respeito dos estados mentais dos outros há necessi dade de desenvolvermos habilidade que nos permita comparar nosso mundo interno com o mundo exter no dos outros ou seja que nos permita inferir sobre o que os outros pensam e sentem Esta capacidade foi denominada de Teoria da Mente após o trabalho seminal de Premack e Woodruff Call Tomasello 2008 O teste das bonecas Sally e Anne desenvolvi do por BaronCohen e colaboradores a partir da mo dificação do paradigma do jogo de Wimmer e Perner avalia a capacidade da criança em entender a mente do outro ou interpretar a mensagem implícita teo ria da mente BaronCohen Leslie Frith 1985 Crianças a partir dos 4 anos começam a entender que as outras pessoas tem mentes que interpretam nem sempre corretamente o mundo ao redor e portanto que diferentes pessoas podem ter diferentes interpre tações Virginia Souza 2005 a influência positiva do meio na estruturação do cérebro epigenética Quando falamos em meio ambiente identificamos os dois períodos da vida da criança o período intrau terino e o pósnatal Na fase intrauterina há forte inte ração mãefilho Estudo realizado em Israel avaliando com ultrassom os movimentos fetais enquanto as mães escutavam musica com fones de ouvido evidenciou reações do feto à música Os movimentos diminuíam se a música era de agrado da mãe independente do gênero clássico ou popular Zimmer et al 1982 Con siderando que o feto não podia escutar visto a mãe utilizar os fones de ouvido é possível que as reações fetais tenham sido mediadas pela percepção materna e as respostas motorasvegetativas por interação com o sistema límbico notadamente via eixo hipotálamo hipofisário Corroborando com estes resultados mais recentemente Kafali e colaboradores também identifi caram que a música tinha efeito positivo na ansiedade materna e nas reações fetais batimentos cardíacos Kafalİ Derbent Keskİn Sİmavlİ Gözdemİr 2011 Assim como o feto percebe os estímulos positivos ele também é vulnerável a agressões físicas emocionais e tóxicas que possam comprometer a saúde da mãe e da criança A vulnerabilidade se estende ao período pós natal principalmente aos primeiros anos de vida de Moura et al 2010 Leng Meddle Douglas 2008 Peterson 2010 The Science of Early Childhood De velopment 2007 Por outro lado a influência do meio na estruturação do cérebro e na sua organização funcional é particularmente expressiva nos primeiros anos de vida devido ao elevado potencial de adap tação e modificação estrutural e funcional do cérebro decorrentes de sua plasticidade The Science of Early Childhood Development 2007 A plasticidade ou neuroplasticidade é a capacidade do sistema nervo so de se modificar em resposta a flutuações da ativi dade neural por estímulos internos eou externos e está intimamente associada a alterações sinápticas e nas conexões neurais Hallett 2005 Francis Song 2011 Arnsten Paspalas Gamo Yang Wang 2010 DeFIna et al 2009 J Stiles 2000 Joan Stiles Jernigan 2010 O desenvolvimento de redes neu rais depende da interação da nossa natureza genética intrínseca com a influência do ambiente externo Bel sky Pluess 2009 Wermter et al 2010 A interação entre os estímulos internos nossos genes e os estímu los externos ambiente Milosavljevic 2011 é eviden ciada experimentalmente na influência dos estímulos ou da privação sensorial na seleção sináptica durante a sinaptogênese bem como na organização dos mi crocircuitos neurais A experiência desempenha papel importante na seleção e estabelecimento de sinapses ativas CA Nelson Bloom 1997 Edelman 1993 Edelman 1987 Kelso Ganong Brown 1986 Gallistel Matzel 2011 Quando um grupo neuro nal é selecionado numa área mapeada a exposição ao mesmo estimulo ou similar é provável que preferen cialmente ative o grupo neuronal previamente sele cionado e que se tornem com o tempo estáveis e me nos susceptíveis a modificações Edelman 1987 1993 A amplificação seletiva de grupos neurais específicos ocorre via processo competitivo Edelman 1993 RELAdEI 71 Neurociencias y Educación Infantil Enero 2018 issn 22550666 56 Assim animais que se desenvolvem em meio enri quecido apresentam maior densidade sináptica em determinadas áreas do cérebro quando compara dos com os animais que se desenvolveram em meios nãoenriquecidos Markham Greenough 2004 Greenough et al 1987 Evidências obtidas em la boratório demonstram que as intervenções incluindo enriquecimento do ambiente nível de interação com os pais eritropoietina antidepressivos estimulação transcraniana magnética ou com corrente contínua hipotermia suplementos nutricionais e células tronco podem reforçarmelhorar a neuroplasticidade Holt Mikati 2011 Os fatores ambientais podem modelar o comportamento preferências e habilidades através das modificações na expressão gênica ou seja pelo processo epigenético O termo epigenética referese à alteração na expressão gênica sem modificar a se quência no DNA isto é pela ativação expressão ou inibição silenciamento da expressão de um gene Este processo ocorre por metilação ou por acetilação A metilação consiste na inclusão de metilas na po sição 5 do anel de citosina um dos doadores de me tilas é o ácido fólico e a colina A acetilação se dá no terminalN da cauda da histona que é a principal pro teína que compõe o núcleo nucleossomo Os fatores epigenéticos traduzem a influência da experiência nas fases iniciais do desenvolvimento e podem contribuir para a plasticidade dependente da experiência influência deletéria do meio vulnerabilidade O contraponto da neuroplasticidade é a vulnerabi lidade Trabalhos experimentais evidenciam impres sionante alteração na expressão de genes na prole de ratas expostas a estresse prénatal Mychasiuk Ilnyt skyy Kovalchuk Kolb Gibb 2011 Mais de 700 ge nes foram expressos para mais ou para menos down regulation com diferenças entre o sexo da prole e os dois locais avaliados o hipocampo e o córtex cerebral A expressão foi diferente nessas áreas embora haven do pequena superposição overlapping na expressão gênica Estes achados alertam para a resposta exten sa com ativação ou inibição da expressão gênica e as diferenças regionais determinadas pelo estresse pré natal O estresse mediado pelo eixo hipotálamohi pofisário com aumento dos níveis de corticosteroides tem efeito catastrófico no organismo incluindo a atro fia do hipocampo Em resumo é importante salien tar que os cuidados dos pais e os estímulos externos influenciammodelam o padrão de formação sinápti ca a formação dos espinhos dendríticos a densida de sináptica regional e a emergência de habilidades psicomotoras cognitivas e sociais O cérebro das crianças tem maior plasticidade mas também é mais vulnerável à exposição a agentes nocivos Kaufman Plotsky Nemeroff Charney 2000 A influência negativa do meio no desenvolvimento do cérebro humano foi suficientemente e infelizmente identi ficada em órfãos da Romênia privadas de estímulos afetivofamiliares nos primeiros anos de vida Para incrementar a produtividade econômica o governo do ditador Nicolae Ceauşescu estabeleceu um projeto para aumentar o capital humano da Romênia crian do uma série de políticas para estimular a natalida de impedindo a contracepção o aborto e cobrando taxas de casais que tinham menos de cinco filhos O Estado foi colocado como tendo maior competência para criar as crianças e para isso foram construídos orfanatos para abrigar essas crianças que eram aten didas tecnicamente mas privadas do convívio fami liarafetivo Quando os pesquisadores liderados por Charles Nelson avaliaram estas crianças as encon traram com déficit do desenvolvimento e importante alterações emocionais e comportamentais Nelson Fox Zeanah 2013 Nas crianças avaliadas o me tabolismo estava significativamente reduzido hipo metabolismo em diversas áreas do córtex cerebral Chugani et al 2001 Estas observações têm impli cações importantes para a compreensão do papel que a experiência desempenha na formação do cérebro em desenvolvimento Kaufman et al 2000 Moul son Fox Zeanah Nelson 2009 Os estudos sobre a neuroplasticidade e a vulnerabilidade sugerem que o cérebro pode ser moldado pelo ambiente tanto por experiências positivas quanto negativas Dawson Ashman Carver 2000 y Kaufman et al 2000 referências bibliográficas Arnsten A F T Paspalas C D Gamo N J Yang Y Wang M 2010 Dynamic Network 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05062017 Aceptación 12032018 RELAdEI 71 Neurociencias y Educación Infantil Enero 2018 issn 22550666 60 Costa JC 2018 Neurodesenvolvimento e os pri meiros anos de vida genética vs ambiente RELAdEI Revista Latinoamericana de Educación Infantil 71 5260 Disponible en httpwwwuscesrevistasin dexphpreladeiindex Prof Dr Jaderson Costa da Costa Instituto do Cérebro Pontifícia Universidade Católi ca do Rio Grande do Sul Brasil jccpucrsbr Atualmente é professor associado no Programa de Treinamento de Alunos e Professores da América La tina University of Miami professor titular de neu rologia da Faculdade de Medicina da Pontifícia Uni versidade Católica do Rio Grande do Sul e Diretor do Instituto do Cérebro do RSTem experiência na área de Medicina com ênfase em Neurologia e Neurolo gia Pediatrica atuando principalmente nos seguin tes temas epilepsia cirurgia da epilepsia distúrbios neurocomportamentais e terapia celular em doenças neurodegenerativas Tomou posse em 9 de dezembro de 2016 para o cargo de vicereitor da Pontifícia Uni versidade Católica do Rio Grande do Sul Indica uma pergunta obrigatória Email Seu email Qual a importância dos cuidados 10 pontos dos vínculos e do ambiente para o desenvolvimento humano Mínimo de 10 linhas Sua resposta O que ocorre quando o cérebro 10 pontos sofre privação de todo tipo de experiência Mínimo de 10 linhas Sua resposta Enviar Limpar formulário Nunca envie senhas pelo Formulários Google Este formulário foi criado em CCI CCISÊNIOR Denunciar abuso Google Formulários 1 Qual a importância dos cuidados dos vínculos e do ambiente para o desenvolvimento humano Os cuidados vínculos e ambiente são fundamentais para o desenvolvimento humano Esses fatores influenciam diretamente na formação do indivíduo em diversos aspectos como físico cognitivo emocional e social Cuidados como alimentação saudável higiene e acompanhamento médico são essenciais para garantir um bom desenvolvimento físico Além disso os vínculos afetivos que o indivíduo estabelece com seus cuidadores são importantes para o seu desenvolvimento emocional e social O ambiente em que o indivíduo vive também exerce grande influência em seu desenvolvimento Um ambiente seguro e estimulante proporciona oportunidades para que o indivíduo explore o mundo ao seu redor e desenvolva suas habilidades cognitivas e sociais Por outro lado um ambiente hostil e desfavorável pode causar danos irreparáveis ao desenvolvimento humano como atrasos no desenvolvimento cognitivo e emocional além de problemas de saúde física e mental 2 O que ocorre quando o cérebro sofre privação de todo tipo de experiência Quando o cérebro sofre privação de todo tipo de experiência ocorre uma série de alterações que podem afetar significativamente o desenvolvimento e funcionamento do sistema nervoso central A falta de estímulos sensoriais como luz som tato e movimento pode levar à diminuição da atividade cerebral e à redução do número de conexões neuronais Isso pode resultar em atrasos no desenvolvimento cognitivo emocional e motor além de problemas de aprendizagem e comportamentais A privação de experiências sociais também pode ser prejudicial para o cérebro A falta de interação social pode levar à diminuição da atividade em áreas cerebrais relacionadas à empatia comunicação e tomada de decisão Isso pode resultar em dificuldades para se relacionar com outras pessoas e problemas de comportamento A privação de experiências também pode afetar a saúde física e mental do indivíduo A falta de atividade física pode levar a problemas de saúde como obesidade diabetes e doenças cardiovasculares A falta de estímulos mentais pode levar a problemas de saúde mental como depressão e ansiedade