Teoria Metodológica dos Mecanismos Neurobiológicos: deve a biologia compreender a vida e cérebro como mecanismo? Entre Kandel, Schwartz, Machamer e Craver.

Desde a metade do último século, em virtude de importantes inovações teóricas e tecnológicas, as neurociências vêm ganhando notável poder de explicação. Como consequência, a psicologia, que outrora se sustentava em conceitos fundamentalmente introspectivos, passou a receber contribuições massivas de descrições causais do próprio tecido nervoso. Para tanto, e inicialmente, a neurociência contou com o valioso impulso da biologia molecular desenvolvida em meados do último século − ver, por exemplo, Watson e Crick (1953) − e, posteriormente, a partir dos anos 70 e 80, das tecnologias de neuroimagem. Aqui vale citar o surgimento da Ressonância Magnética Funcional (fMRI) (MADUREIRA et al., 2010, p. 13) que permitiu e permite visualizar, relativamente a imagens, o cérebro em seu contínuo funcionamento. Outro momento do final do último século que podemos destacar vem logo em seguida: se trata da “explosão” neurocientífica dos anos 90. Esta década nos Estados Unidos da América, não por acaso, ficou conhecida, na perspectiva das neurociências e demais comunidades de produção e divulgação científica, como “a década do cérebro” (RUSSO; PONCIANO, 2002, p. 351). Este título de época foi adotado, provavelmente, em virtude das novas oportunidades de investigação já oferecidas pelas tecnologias de imagem, como a fMRI (já citada) e a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET), que possibilita medir o consumo de energia das atividades de diferentes regiões do cérebro  (Kandel, 2009, p. 22). Contudo, é necessário ressaltar que, nesta mesma década, profundas e rigorosas pesquisas a nível molecular — que a princípio independem da fMRI e da PET — estavam sendo desenvolvidas a pleno vapor, inclusive muito antes dos anos 90. Estas pesquisas, muito mais do que simplesmente localizar regiões funcionais, tinham pretensões descritivas um tanto ambiciosas, isto é, pretendiam elucidar mecanismos intrínsecos do tecido neural. Não por acaso, portanto, ao fim da “década do cérebro”, um cientista austríaco, que vivia desde então nos EUA (em ocasião da ameaça nazista na Europa), recebe o saudoso prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina: este, como ele próprio definiu sua ciência (KANDEL, 2009, pag. 22), ficaria conhecido como o primeiro Biólogo Molecular da Cognição e se chamava Eric Kandel (2002).

Kandel, para merecer o prêmio, havia tentado mapear, desde os anos 60, importantes mecanismos de armazenamento da memória. De imediato, podemos chamar a atenção para o que ficou conhecido como os mecanismos moleculares da memória implícita que, por sua vez, tal como a memória explícita, se distingue em duas modalidades: a memória de curto prazo, ou short-term memory (STM), processo pelo qual os neurônios armazenam informação por um período de poucos minutos; e memória de longo prazo, ou long-term memory (LTM), onde a informação pode durar dias ou semanas[1] (MAYFORD et al., 2012, p. 3; SÁ; MEDALHA, 2001). Já nestes primeiros estudos acerca da memória implícita, podemos identificar uma abordagem claramente reducionista na qual se busca, para tanto, sistemas biológicos relativamente simples para investigação (MILNER et al., 1998). Os critérios de escolha para o sistema de estudo, assim se pode observar, consideraram diversos fatores, dentre os quais devemos destacar três principais: repertório comportamental conhecido, tamanho significativo dos neurônios a serem estudados (lulas, por exemplo, possuem neurônios considerados gigantes e de fácil observação) e curta extensão de tecido nervoso (KANDEL, 2009, p. 154-69). Neste caso, após uma judiciosa busca, Kandel finalmente escolheu o sistema neural de uma lesma marinha do gênero Aplysia, animal este possuidor de um repertório comportamental restrito, grandes células (algumas podendo ser vistas a olho nu) e cerca de apenas vinte mil neurônios (HAWKINS et al., 2006).

A escolha de um sistema neuronal simples se fez crucial para as pretensões de Kandel e pesquisadores de equipe. Não se podia pensar em uma abordagem reducionista em biologia, isto é, uma abordagem onde se pretende elucidar mecanismos moleculares[2] e, portanto, mecanismos altamente específicos, sem que as variantes ou vieses experimentais sejam plausivelmente conhecidos pelo cientista para controle e considerações de análise. Neste caso, o cérebro humano, por exemplo, sabendo-se possuir mais de cem bilhões de neurônios[3], representaria um problema de ordem quase insuperável, na medida em que cascatas moleculares, tal como iremos ver, são sensíveis a diversos fatores intra e extracelulares. Uma vez que cada neurônio, munido de seus ligamentos sinápticos com outros neurônios, possui mecanismos particulares correntes e estes últimos, inclusive, com poder de intervenção intercelular, ficaria difícil falar em regularidades para um determinado mecanismo em uma determinada célula (pelo menos em pesquisas iniciais). Em virtude disto, veremos adiante que atender regularidades causais, não por acaso, tem sido, e ainda é, objetivo marcante em abordagens que pretendem descrever mecanismos biológicos, sobretudo do tecido neural (MACHAMER et al., 2010).

Os primeiros trabalhos com a Aplysia publicados por Kandel datam de 1964. E já nesta época se tratava da tentativa de elucidar mecanismos neurais; no caso, mecanismos que regulam a intensidade do potencial de ação (KANDEL; TAUC, 1964, 1965a, 1965b). É importante notar que o termo “mecanismo”, central para nós nesta reflexão, estará presente em praticamente todos os trabalhos deste autor. E, claro, presente não só nos trabalhos de Kandel, pois desde então um número crescente de nomes na biologia, incluindo o próprio Watson[4], passaram a tentar descrever mecanismos biológicos que subjazem às funções mentais. Tal era o ponto em comum de todos estes pesquisadores: tratar de desenvolver explicações neurobiológicas, sobretudo moleculares, e portanto metodicamente reducionistas, sobre a natureza das funções mentais.

Diante deste breve esboço historiográfico um tanto restrito, algo recorrente já nos incita a pergunta: o que é, afinal, um mecanismo? Os biólogos, eles mesmos, não parecem, de imediato, se preocupar com essa pergunta, pois suas pesquisas se pautam, por assim dizer, espontaneamente por eles, isto é, os mecanismos. Carl Craver, contudo, trazendo a pergunta para um nível filosófico, considera a questão ser da mais alta importância. Craver e Darden (2005), fazendo eles mesmos uma pesquisa historiográfica com suporte de outros autores, identificaram duas maneiras de compreender mecanismos: a primeira, relacionada a uma postura metafísica, compreende a própria realidade biológica como sendo governada por mecanismos. Procurar mecanismos, nestes casos, não se trata tanto de elucidar modelos mecanísticos de interpretação, mas sim, e isso constitui um pressuposto, encontrar na natureza seus próprios mecanismos. Chamemos este mecanismo de metafísico, na medida em que se trata não de uma estratégia expositiva ou metódica, mas de algo prévio, isto é, uma “imagem de natureza” (ABRANTES, 2013, p. 15). Outra importante visão de mundo deste tipo na história da ciência, podemos citar, é o mecanicismo cartesiano[5] (CRAVER; DARDEN, 2005) e a física newtoniana (ROSENBERG, 2013, p. 114), ambos partem da atitude de conceber o mundo, incluindo o mundo vivo, segundo uma grande maquinaria rígida — que por sua vez também admite um tipo de mecanicismo em biologia[6] — passível de interpretação, sobretudo, por meio de instrumentos matemáticos utilizados na mecânica. Este é o tipo de mecanismo que, muitas vezes, na língua portuguesa, costumamos nos remeter quando falamos de “mecanicismo”.  

O segundo tipo de mecanismo, de ordem não metafísica, mas epistemológica, tem como termo sinônimo “abordagem mecanística” (mechanistic approach), ou seja, se trata não de conceber o mundo como um grande mecanismo maquinário, mas sim de investigá-lo como tal (CRAVER; DARDEN, 2005, p. 238). Neste sentido, fala-se em “esquemas mecanísticos” (mechanism schemata), “diagramas” ou “esquemas” (sketches) que procuram — em vez de pressupor de antemão a mecanicidade dos eventos — elucidar ou explicar o que é de ordem propriamente biológica, isto é, cascatas enzimáticas, processos bioquímicos, enfim, metabolismos. Deve-se, portanto, compreender a abordagem mecanística, em contraposição à metafísica mecânica, como um método, uma “imagem de ciência” (ABRANTES, 2013, p. 15). É neste âmbito que a filosofia da ciência, tendo como objeto a biologia contemporânea, encontra seu papel, qual seja: a de responder o que é, em geral, uma abordagem mecanística e como ela se desenvolve na ciência (MACHAMER et al., 2010).

Por fim, e de uma forma mais direta, podemos discernir dois tipos de mecanismos: o mecanicismo filosófico (philosophical Mechanism) e o mecanismo explicativo (explanatory mechanism) (CRAVER; DARDEN, 2005, p. 238). O primeiro, como dito antes, relacionado a uma imagem de natureza. O segundo, por outro lado, relacionado a uma imagem de ciência. No primeiro caso, trata-se de uma visão materialista dos processos orgânicos; no segundo, de uma estratégia científica de pesquisa e explicação, um método. O tipo de abordagem mecanística que nos interessa aqui é, sobretudo, a segunda, que tem, entre outras funções, a de fornecer inteligibilidade explicativa por meio do que já chamamos de esquemas mecanísticos (mechanism schemata) (CRAVER, 2002, p. 69).

Cabe agora explicar brevemente como uma explicação mecanística é desenvolvida. Primeiramente, um mecanismo é formado por dois elementos fundamentais: entidades e atividades. Os primeiros remetem a elementos que executam atividades: pode ser uma enzima, um neurotransmissor, células piramidais ou um camundongo (CRAVER, 2001, p. 113).  Os segundos, que Machamer, Craver e Darden (2000) chamam de atividades, são os responsáveis por produzir mudanças (changes). É importante notar que o termo “atividade” atende interesses conotativos dos autores, na medida em que pretendem significar com isso um agente de produção ativa de mudanças. Substantivalistas (MACHAMER et al., 2000, p. 4), usando-os aqui como comparação, tendem a pensar as atividades como meramente propriedades de uma entidade, negligenciando a atenção necessária para o caráter processual de um mecanismo. Uma abordagem mecanística, a maneira que os biólogos se engajam, obedece, contudo, a outra postura de importância, uma que Machamer (2000, p. 2) chamará dualista, ou seja, uma postura que concede atenção equivalente e simultânea tanto para entidades quanto para atividades. Nas palavras de Craver:

"Entidades são os objetos de um mecanismo; elas são tipicamente descritas com substantivos em representações linguísticas. Atividades são o que estas entidades fazem; eles são tipicamente descritas com verbos e retratadas com setas [A→B]. Juntas, estas atividades e entidades componentes são organizadas para realizar algo — para produzir o comportamento de um mecanismo como um todo [...]; comportamentos são as ‘mudanças regulares’ que os mecanismos realizam" (CRAVER, 2002, p. 68, grifo do autor).

O comportamento de um mecanismo (behavior of the mechanism) é, portanto, o fenômeno (CRAVER, 2001, p. 114) que se pretende explicar. Em outras palavras, se trata do explanandum ou as condições terminais de um mecanismo (MACHAMER et al., 2000, p. 21). O explanans, por outro lado, remete às condições iniciais (setup conditions) e estágios intermediários. É no explanans, portanto, onde se localizam as entidades e atividades descritas pelos biólogos. Para melhor ilustrar, vejamos o exemplo de um mecanismo molecular em um neurônio pré-sináptico durante o armazenamento da memória de curto prazo:

Esquema 1 - Facilitação pré-sináptica no neurônio sensorial para a memória de curto prazo.

Fonte: Kandel et al. 2003.

Neste caso, todos os elementos do mecanismo descrito, incluindo as entidades (terminal do axônio, canais de cálcio e potássio, enzimas, receptores, segundos mensageiros e vesículas) e atividades (sinalização intra e extracelular, anabolismo proteico, fosforilação, catabolismo e exocitose de neurotransmissores), estão convergidos para intensificar a liberação do neurotransmissor glutamato, um sinalizador para a contração muscular. A intensificação da liberação de um neurotransmissor constitui, portanto, e em um determinado nível — pois a contração muscular é outro nível —, o fenômeno a se explicar. Para tanto, como mostrado, os neurobiólogos buscam encontrar os mecanismos subjacentes ao fenômeno, que podem ser analisados pelo filósofo da ciência tendo como instrumento um modelo não formal de explicação (CRAVER, 2002, p. 73) — semelhante ao esquema acima exemplificado —, em contraste com modelos abstratos e formais usados por vertentes positivistas em filosofia da ciência.

Assim, em vez de escolher “sistemas axiomáticos dedutivos” (CRAVER, 2002, p. 55) para descrever teorias científicas, Craver e demais autores apostam em uma abordagem menos formal, esquemática, interessada em explicitar como os biólogos, eles mesmos, procedem em suas atividades científicas. Disto não se segue uma reação ao positivismo ou pós-positivismo em filosofia da ciência, mas sim, como se deve entender, uma postura naturalista do filósofo em relação às pesquisas biológicas: “mecanismos têm alcançado tantos filósofos como sendo importantes para compreender a biologia porque mecanismos, eles mesmos, são importantes para muitos biólogos”[7] (CRAVER; DARDEN, 2005, p. 241). Neste sentido, é tomando de exemplo os próprios modos de atuação do biólogo que o filósofo da ciência esboça sua metodologia.         

- Benny

                                  

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[1] Já existem estudos que falam também de uma memória com “duração intermediária” (SUTTON et al., 2004).

[2] Veremos em um estudo historiográfico de Carl Craver e Lindley Darden (2005), que umas das maneiras de compreender reducionismos em biologia significa pensar em mecanismos. Em verdade, quando na biologia pensamos em reduzir explicações tendemos à biologia celular e, sobretudo, molecular. Esta última, quase sempre, se vale de explicações mecanísticas. Neste tipo de abordagem, fala-se, por exemplo, em uma “maquinaria celular” (OLIVEIRA; SANTOS et al., 2004).

[3] O número assustador de neurônios em nosso cérebro, não por acaso, foi o título de um massivo e conhecido manual brasileiro de neurociência  (LENT, 2010).

[4] James Watson, juntamente com Francis Crick, considerando serem os pais da biologia molecular, é um nome central nesta discussão. Antes mesmo de Kandel, respeitante a pesquisas sobre o material genético da célula, Watson e Crick já haviam descrito mecanismos que ficaram para sempre na história da biologia, incluindo os primeiros mecanismos de replicação do DNA (WATSON; CRICK, 1953b).

[5] O mecanicismo cartesiano, conforme Descartes parece defender, não é tanto metafísico, mas de duas ordens: em Descartes se fala de mecanismos tanto epistemologicamente — ou metodologicamente — quanto metafisicamente (CRAVER; DARDEN, 2005). O exemplo cartesiano aqui é apenas ilustrativo.

[6] Vemos no Discurso do Método de Descartes exemplos de uma explicação mecanicista da circulação sanguínea, onde o coração é composto por “válvulas” de onde saem “tubos” que encontram “portas” que abrem e fecham (DESCARTES, 2009, p. 73-99). Nas Meditações Metafísicas, de modo semelhante, Descartes nos sugere, em um percurso de raciocínio, pensar o corpo como uma “máquina” (DESCARTES, 2011, p. 127).

[7] A tradução não é literal. Cabe, portanto, enunciá-la no original: “Mechanisms have struck so many philosophers as important for understanding biology because mechanisms are so important to many historical and contemporary biologists.”.

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