Os últimos suspiros elétricos de um cérebro moribundo.

Tradicionalmente, o cérebro sempre foi considerado hipoativo durante uma parada cardíaca [1] e esta presunção alimenta a crença de muitas pessoas de que as chamadas “experiências de quase-morte” (EQMs), relatadas por algumas pessoas que sofreram paradas cardíacas, sejam vislumbres de uma outra realidade transcendente e, portanto, tenham um componente sobrenatural, não Near-death experience, heartbeat tracedependendo dos processos normais de percepção, cognição e memória fisicamente instanciados. Mas, embora não haja motivos para acharmos que as pessoas não estejam sendo sinceras (e, neste sentido, suspeitar que as experiências não sejam genuínas), até hoje não foi possível estabelecer precisamente o curso temporal das experiências em primeira mão por traz destes relatos e, assim, confirmar que as experiências propriamente ditas tenham ocorrido realmente durante o período da parada cardíaca em que supostamente não haveria atividade elétrica nos cérebros das pessoas que mais tarde irão relatar tais experiências.

Existe, porém, um problema ainda maior. Mesmo que pudéssemos estabelecer uma linha temporal precisa de quando certas experiências estivessem realmente ocorrendo (e que fossem elas as responsáveis pelas memórias posteriores), relacionando-as ao momento da parada cardíaca, isso não seria uma evidência em favor da chamada ‘hipótese sobrevivencialista’ (isto é, a que a consciência sobreviveria à perda total e permanente da função cerebral), como alguns querem crer. Na realidade, são raros os estudos eletrofisiológicos sistemáticos do cérebro logo após a parada cardíaca, e ainda mais raros são aqueles que empregam métodos sólidos e equipamentos de alta precisão. Em resumo, não compreendemos em detalhe o que acontece durante as paradas cardíaca com o nosso cérebro, principalmente, durante aquelas que ocorrem sem manobras de reanimação cardiorrespiratória, de modo que não podemos garantir que não haja realmente atividade elétrica nestes momentos e que mecanismos neurofisiológicos mais ordinários não possam estar na gênese das EQMs.

Um estudo publicado no final do ano passado no periódico científico PNAS lança um pouco mais de luz (ou ‘eletricidade’) sobre esta questão. Os autores deste artigo empregaram um modelo experimental para tentar começar a responder em mais detalhe estas dúvidas, utilizando-se de nove ratos nos quais foram implantados elétrodos em várias regiões dos seus cérebros. Estes animais foram então anestesiados e em seguida “sacrificados“, com o momento exato da morte sendo identificado como o do último batimento cardíaco regular, ou seja, a ‘morte clínica‘. Os pesquisadores registraram a atividade elétrica dos cérebros dos animais por meio do Eletroencefalograma (EEG), desde a fase normal de vigília, passando pela fase de anestesia e continuaram estes registros até após a parada cardíaca, registrando a atividade nos córtices direito e esquerdo frontais (RF/LF), parietais (RP/LP) e ocipitais (RO/LO). De posse destes registros, os cientistas analisaram mudanças na densidade de potência, na coerência, conectividade direcionada e no acoplamento cruzado entre frequências. O EEG bruto para cada área pode ser observado na figura abaixo [1, 2].

Figura_BNo topo (Painel A) vemos o registro que vai de cerca de uma hora antes da morte até trinta minutos depois. Nessa escala de tempo mais grosseira, vemos basicamente uma diminuição brusca na atividade cerebral depois de parada cardíaca – ou seja, uma ‘linha plana‘ no momento da morte. Porém, caso ampliemos a escala e observemos o momento logo após a morte (Painéis B e C na parte de baixo) é possível visualizar os detalhes do processo de morte cerebral em si. Os cientistas puderam identificar um aumento transitório das oscilações sincrônicas na faixa de ondas gama que ocorreu nos primeiros 30 segundos após a parada cardíaca e que precederam o EEG isoelétrico, a famosa ‘linha plana’ que mostra a ausência de atividade elétrica detectável [1].

As ‘oscilações gama‘ ou ‘ondas gama’ são simplesmente um padrão de atividade rítmica ou repetitivo no sistema nervoso central cuja frequência está entre os 25 e 100 Hz, com as oscilações em frequências próximas aos 40 Hz sendo as mais típicas. Este tipo de oscilações são comumente observadas em muitas regiões do cérebro durante a vigília e o sono, mas suas funções ainda são bastante discutidas pelos cientistas [veja um resumo aqui e para um estudo mais recente [3]]. Uma das possibilidades é que oscilações deste tipo desempenhem um papel na sincronização das descargas neuronais nesta faixa de frequências que serviriam para a integração de neurônios distribuídos em diferentes partes do cérebro, como este mecanismo estando na base do fenômeno de consciência, principalmente na consciência visual.

Figura_CAcima, pode ser observado um exemplo de oscilação gama. O sinal encefalográfico foi filtrado para apresentar apenas o sinal das ondas gama. [Autor: Hugo Gambo; Fonte: Wikipedia]

Voltando ao estudo do PNAS, os cientistas puderam constatar que estas oscilações gama durante a parada cardíaca envolveram o encéfalo como um todo, e mostraram-se altamente coerentes*; além desta faixa de frequências ter exibido um aumento impressionante na conectividade direcionada ântero-posterior, bem como um forte acoplamento tanto entre as ondas na faixa teta e alfa**. Então, na realidade, a morte, pelo menos a partir de uma perspectiva neuroeletrofisiológica, não é um evento único abrupto e nem mesmo uma simples transição gradual da atividade cerebral que vai simplesmente se esvaindo. Em contraste, ela parece ser um processo formado por uma série de estágios bem estruturados que incluem, de fato, até um aumento da atividade cerebral de alta frequência, na tal faixa gama, que normalmente está associada a vigília e a consciência.

Figura_DPrimeiro, podemos ver uma transição súbita do estado anestesiado com um aumento das ondas cerebrais rápidas que, como explica Mike Stokes, “é como se o cérebro fosse subitamente agitado do efeito da anestesia, no momento da morte” [2]. Isso ocorre em CAS1 (a fase 1a. da parada cardíaca) que dura mais ou menos 4 segundos e se dá entre a última batida cardíaca regular e a perda do pulso de sangue oxigenado (isto é, a ‘morte clínica’). Logo depois disso, a atividade do cérebro acomoda-se em um período de ondas mais lentas durante a fase CAS2, que dura cerca de 6 segundos. Por fim, temos o surpreendente registro da fase CAS3 (que dura cerca de 20 segundos e vai até o ponto em que não há mais evidências de atividade cerebral significativa, na fase final, CAS4) que é dominada por ondas cerebrais mais comumente associadas à vigília [1, 2]. Além disso, os pesquisadores também mostram que esta atividade cerebral após a morte clínica também é altamente coordenada entre diferentes áreas do cérebro e em entre diferentes ritmos oscilatórios, ambas características neurais comuns à atividade cognitiva de alto nível [1, 2].

Os cérebros destes animais durante a parada cardíaca exibiram um maior grau de sincronização entre as oscilações nos córtices frontal, parietal e ocipital. [É importante ressaltar que este tipo de atividade não foi exclusiva da parada cardíaca, mas também foi observada em animais que inalaram CO2 que passaram por uma um surto semelhante de coerência global ao do estado de quase-morte.] Algo similar pôde também ser observado na análise da conectividade em seis faixas de frequência diferentes, o que é importante frisar por que este tipo de atividade relaciona-se a transferência de informação ‘descendente’ (ou seja do córtex frontal para áreas dos córtices parietal e ocipital) e ‘ascendentes’ (ou seja, do ocipital para áreas dos córtices parietal e frontal) entre áreas do cérebro, sendo também ligadas a atividade consciente [1]. Outro ponto importante é que, tanto durante o estado de vigília como durante CAS3 (mas não durante o período de anestesia), a fase das ondas teta mostrou-se fortemente acoplada a amplitude das oscilações na faixa gama; mas não foi só isso. A extensão das amplitudes das oscilações gama que estavam acopladas também mostram várias mudanças específicas para cada estado de vigília, anestesia e CAS3. Também durante a fase CAS3 registrou-se um acoplamento bem particular entre a fase das oscilações alfa e a amplitude das oscilações gama entre 42-56 Hz [1]. Este tipo de acoplamento, em animais acordados, parece estar ligado ao processamento e a percepção de estímulos visuais, sugerindo que o córtex visual está bastante ativo durante a parada cardíaca.

Porém, talvez o mais impressionante seja o fato da atividade neurofisiológica de alta frequência neste estado de quase-morte ter excedido os níveis encontrados durante o estado de vigília consciente, o que sugere que, durante o processo de morte, os cérebros dos mamíferos podem gerar não apenas padrões de atividades equivalentes aos correlacionados com o processamento consciente, mas que estes padrões podem ser intensificados neste estados próximos à morte, talvez explicando a extrema vivacidade destas experiências de quase-morte (EQM). Embora a alegação dos autores de que a atividade em CAS3, não só se assemelha ao estado de vigília, mas possa até refletir um estado elevado de consciência semelhante ao “altamente lúcido e mais real do que o real, experiências mentais relatados por sobreviventes de quase-morte“, seja polêmica (principalmente por que não há nenhum índice útil de consciência que possamos usar para inferir o verdadeiro estado de consciência), os resultados são pelo menos consistentes com a atividade envolvida no processamento cognitivo. É importante ressaltar que os resultados essenciais do aumento da potência e coerência das oscilações gama foram todos confirmados usando-se um modo alternativo de morte, por asfixia [1].

Este estudo, apesar de suas limitações, tem implicações na discussão sobre as causas das EQMs. Ele se soma a outros resultados e indicam que em conjunto que durante a ‘morte clínica’ (ou seja, quando o coração para de bater e oxigenar o cérebro) não ocorre simplesmente uma diminuição gradativa da atividade cerebral. Este processo de agonia cerebral é muito mais complicado e parece culminar neste surto de atividade elétrica coerente. Surto este que parece mimetizar, aparentemente de maneira mais intensa, a atividade cerebral responsável pela experiência consciente. Como já mencionado, outras evidências dão apoio a esta hipótese. Anteriormente, em um post chamado “A guilhotina e aonda da morte”!”, eu já havia comentado sobre outro experimento envolvendo um surto de atividade elétrica pós decapitação de ratos que foi relatado em um artigo publicado no periódico Plos ONE em 2011 [4]. Além disso, em um comentário ao artigo de Borjigin e colaboradores, Lakhmir Chawla e Michael G. Seneff [5] chamam a atenção para o seu artigo “Surges of Electroencephalogram Activity at the Time of Death: A Case Series” [5].

Neste artigo, publicado em 2009 [5] no periódico médico Journal of Palliative Medicine, os autores relatam uma série de casos envolvendo sete pacientes que estavam ‘neurologicamente intactos’ [5] antes da decisão de se suspender o cuidado, tomada devido à extensão crítica da doença sistêmica. Pacientes nesta situação são habitualmente monitorados por dispositivos como o BIS ou SEDline como parte do protocolo de cuidados para pacientes nesta situação. Ambos os dispositivos de monitoramento usam um sistema baseado em números inteiros (BIS ou PSI, respectivamente) para refletir o nível de consciência e o efeito da anestesia sob os pacientes de modo que os médicos possam oferecer o melhor cuidado possível[5]. Em cada um dos casos estudados, a perda de pressão sanguínea foi seguida por um declínio na atividade BIS/PSI que foi então seguida por um pico temporário da mesma atividade BIS/PSI, que se aproximou aos níveis normalmente associados à consciência, com este pico de atividade no EEG de curta duração, por fim, dando lugar a um nível de atividade associada à supressão do surto. Em um dos casos em que o paciente estava ligado ao monitor SEDLine, os pesquisadores conseguiram capturar e analisar o sinal original do EEG bruto, confirmando que a forma de onda do EEG não era um simples artefato, exibindo uma forma de onda de alta frequência que estava presente durante a atividade de pico [5]. Embora as medidas de PSI e SEDline não sejam tão precisas, robustas e bem validadas como as medidas de EEG obtidas com eletrodos implantados no crânio que foram usadas por Borjigin e colaboradores [1], as semelhanças chamam a atenção.

O autores do artigo especulam [6] que este nível de atividade BIS/SEDline poderia estar relacionada com a perda da polaridade da membrana por parte das células cerebrais devido a hipoxemia, que, aliás, também é a hipótese levantada por Rijn e colaboradores [4] para explicar a atividade elétrica pós-decapitação em ratos. Lakhmir e colaboradores [6] também especulam que, uma vez que este aumento na atividade elétrica ocorreu quando não havia pressão sanguínea perceptível, isso pode ‘significar que os pacientes que vivenciam EQMs podem estar recordando a memória total da atividade sináptica associada a esta hipoxemia terminal – porém, potencialmente reversível‘ [6].

Estes resultados, mesmo que preliminares, ajudam a reforçar a hipótese da desinibição cortical [7] na qual é postulado que vários processos, inclusive a hipoxemia local, poderiam produzir surtos de atividade elétrica no cérebro que, por sua vez, produziriam as EQMs e que, caso os pacientes viessem a sobreviver e se recuperar, seriam transformadas em memórias que poderiam ser ainda mais elaboradas durante os eventos de evocação e rememoração após a retomada de consciência por parte deles.

Fenômenos como as EQMs e as ‘experiências fora do corpo’, que às vezes as acompanham, são, sem dúvida, fascinantes e muitas vezes acabam sendo experiências transformadoras, mas não há nada nelas que realmente sejam evidências minimante convincentes de que exista um componente sobrenatural pairando ao seu redor. Então, apesar dos resultados discutidos aqui (e hipóteses neurocientíficas que têm sido apresentadas) para estes fenômenos não serem respostas definitivas (aliás, como normalmente é o caso na investigação científica), as evidências experimentais e observacionais que vem se acumulando são claras mostras de que ainda temos muito o que aprender sobre a morte e sobre o nosso cérebro antes de pensarmos seriamente em abandonarmos as explicações naturalistas [7, 8].

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Notas:

*Aqui ‘coerência’ refere-se a coerência espectral, uma medida estatística da relação entre dois sinais ou entre conjunto de dados. Métodos como o EEG são utilizados para analisar a sincronização neuronal em grande escala, bem como para investigar a natureza das oscilações neuronais durante os processos cognitivos. [9] A coerência é uma medida da variabilidade das diferenças de tempo entre duas séries temporais em uma faixa de frequência específica [10]. A coerência do EEG normalmente é interpretada como uma medida do “acoplamento”e, portanto, da associação funcional entre duas regiões do cérebro. Ela mede a dependência linear entre duas regiões cerebrais distantes [10]. A alta coerência entre sinais de EEG registrados por eletrodos posicionados no couro cabeludo em diferentes locais traz pistas do aumento da interação funcional entre as redes neuronais subjacentes. Portanto, o cálculo da coerência fornece uma ferramenta analítica por meio da qual o conteúdo do sinal de duas gravações podem ser monitorados e quantificados [9].

**O termo ‘acoplamento’ (‘coupling’) aqui refere-se a manutenção de uma relação entre certas propriedades de um tipo de oscilação com outras propriedades de outra oscilação em uma faixa de frequência distinta, como a ‘fase’ de uma e a ‘amplitude’ de outra.

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Referências:

  1. Borjigin J, Lee U, Liu T, Pal D, Huff S, Klarr D, Sloboda J, Hernandez J, Wang MM, & Mashour GA (2013). Surge of neurophysiological coherence and connectivity in the dying brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110 (35), 14432-7 PMID: 23940340

  2. Stokes, Mark Could a final surge in brain activity after death explain neardeath experiences? Brain Metrics August 14, 2013.

  3. Panagiotaropoulos TI, Deco G, Kapoor V, Logothetis NK. Neuronal discharges and gamma oscillations explicitly reflect visual consciousness in the lateral prefrontal cortex. Neuron. 2012 Jun 7;74(5):924-35. doi:10.1016/j.neuron.2012.04.013.

  4. Rijn, Mv, Krijnen H, Menting-Hermeling S, Coenen AML, 2011 Decapitation in Rats: Latency to Unconsciousness and the ‘Wave of Death’. PLoS ONE 6(1): e16514. doi:10.1371/journal.pone.0016514

  5. Chawla L, Seneff MG. End-of-life electrical surges. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Oct 29;110(44):E4123. doi: 10.1073/pnas.1315409110.

  6. Lakhmir S. Chawla, Seth Akst, Christopher Junker, Barbara Jacobs, and Michael G. Seneff. Surges of Electroencephalogram Activity at the Time of Death: A Case Series Journal of Palliative Medicine. December 2009, 12(12): 1095-1100. doi:10.1089/jpm.2009.0159.

  7. Braithwaite, J. J. (2008).Towards a cognitive neuroscience of the dying brain. The [UK] Skeptic, 21(2), 8-16.

  8. Mobbs D, Watt C. There is nothing paranormal about near-death experiences: how neuroscience can explain seeing bright lights, meeting the dead, or being convinced you are one of them. Trends Cogn Sci. 2011 Oct;15(10):447-9. doi: 10.1016/j.tics.2011.07.010.

  9. Thatcher, Robert W. (2012) Coherence, Phase Differences, Phase Shift, and Phase Lock in EEG/ERP Analyses, Developmental Neuropsychology, 37:6, 476-496

  1. Weiss, S., Mueller H.M. The contribution of EEG coherence to the investigation of language Brain and Language 85 (2003) 325–343

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Autor: Rodrigo Véras

P.S. Uma versão mais reduzida deste post foi publicado simultaneamente no Bule Voador.

 

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