Algumas das funções cognitivas mais complexas são possíveis porque são controladas por diferentes lados de nosso cérebro. A principal delas é a percepção da fala, a capacidade de interpretar a linguagem. Nos humanos, o processo de percepção da fala é tipicamente dominado pelo hemisfério esquerdo.
Seu cérebro decompõe fluxos transitórios de informação acústica em canais paralelos – linguísticos, emocionais e musicais – e atua como um processador biológico multinúcleo. Embora os cientistas reconheçam essa divisão do trabalho cognitivo há mais de 160 anos, os mecanismos que a sustentam permanecem pouco compreendidos.
Pesquisadores sabem que subgrupos distintos de neurônios precisam ser sintonizados para diferentes frequências e tempos de som. Nas últimas décadas, estudos emmodelos animais, especialmente em roedores, confirmaram que a divisão do processamento sonoro pelo cérebro não é exclusiva dos humanos, abrindo caminho para uma análise mais aprofundada de como isso ocorre.
Mas um enigma central persiste: o que faz com que regiões quase idênticas em hemisférios opostos do cérebro processem diferentes tipos de informação?
Responder a essa pergunta promete uma compreensão mais ampla de como a experiência molda os circuitos neurais durante períodos críticos do desenvolvimento inicial e por que esse processo é interrompido em distúrbios do neurodesenvolvimento.
O tempo é tudo
O processamento sensorial dos sons começa na cóclea, uma parte do ouvido interno onde as frequências sonoras são convertidas em eletricidade e encaminhadas ao córtex auditivo do cérebro. Pesquisadores acreditam que a divisão do trabalho entre os hemisférios cerebrais, necessária para reconhecer padrões sonoros, começa nessa região.
Por mais de uma década, meu trabalho como neurocientista tem se concentrado no córtex auditivo. Meu laboratório demonstrou que camundongos processam sons de forma diferente nos hemisférios esquerdo e direito do cérebro, e trabalhamos para desvendar os circuitos subjacentes.
Por exemplo, descobrimos que o lado esquerdo do cérebro possui conexões mais focadas e especializadas que podem ajudar a detectar características-chave da fala, como distinguir uma palavra da outra. Já o lado direito possui conexões mais amplas, sendo adequado para processar melodias e a entonação da fala.
Abordamos a questão de como essas diferenças entre a audição esquerda e direita se desenvolvem em nosso trabalho mais recente, e nossos resultados reforçam o ditado de que o tempo é tudo.
Monitoramos o desenvolvimento dos circuitos neurais nos córtex auditivos esquerdo e direito desde o início da vida até a idade adulta. Para isso, registramos sinais elétricos em cérebros de camundongos para observar como o córtex auditivo amadurece e como as experiências sonoras moldam sua estrutura.
Surpreendentemente, descobrimos que o hemisfério direito superou consistentemente o esquerdo em desenvolvimento, apresentando crescimento e refinamento mais rápidos. Isso sugere que existem janelas críticas de desenvolvimento – breves períodos em que o cérebro está especialmente adaptável e sensível aos sons ambientais – específicas para cada hemisfério, que ocorrem em momentos diferentes.
Para testar as consequências dessa assincronia, expusemos camundongos jovens a tons específicos durante esses períodos sensíveis. Na idade adulta, descobrimos que o processamento do som em seus cérebros era permanentemente distorcido. Animais que ouviram tons durante a janela crítica inicial do hemisfério direito apresentaram uma super-representação das frequências mapeadas no córtex auditivo direito.
Adicionando ainda mais uma camada de complexidade, descobrimos que essas janelas críticas variam de acordo com o sexo. A janela crítica do hemisfério direito abre mais cedo em camundongos fêmeas, e a janela do hemisfério esquerdo abre apenas alguns dias depois. Em contraste, camundongos machos apresentaram uma janela crítica do hemisfério direito muito sensível, mas nenhuma janela detectável no esquerdo. Isso aponta para o papel elusivo que o sexo pode desempenhar na plasticidade cerebral.
Nossas descobertas oferecem uma nova maneira de entender como os diferentes hemisférios do cérebro processam o som e por que isso pode variar de pessoa para pessoa. Elas também fornecem evidências de que áreas paralelas do cérebro não são intercambiáveis: o cérebro pode codificar o mesmo som de maneiras radicalmente diferentes, dependendo de quando ele ocorre e de qual hemisfério está preparado para recebê-lo.
Fala e neurodesenvolvimento
A divisão de trabalho entre os hemisférios cerebrais é uma característica de muitas funções cognitivas humanas, especialmente a linguagem. Ela é frequentemente prejudicada em condições neuropsiquiátricas, como autismo e esquizofrenia.
A redução da codificação da informação linguística no hemisfério esquerdo é um forte indício de alucinações auditivas na esquizofrenia. E uma mudança no processamento da linguagem do hemisfério esquerdo para o direito é característica do autismo, em que o desenvolvimento da linguagem é frequentemente prejudicado.
Surpreendentemente, o hemisfério direito de pessoas com autismo parece responder ao som mais cedo do que o hemisfério esquerdo, ecoando a maturação acelerada do lado direito observada em nosso estudo com camundongos. Nossas descobertas sugerem que esse domínio precoce do hemisfério direito na codificação de informações sonoras pode ampliar seu controle do processamento auditivo, aprofundando o desequilíbrio entre os hemisférios.
Essas perspectivas aprofundam nossa compreensão de como as áreas do cérebro relacionadas à linguagem normalmente se desenvolvem e podem ajudar os cientistas a desenvolver tratamentos mais precoces e direcionados para dar suporte à fala inicial, especialmente para crianças com distúrbios de neurodesenvolvimento da linguagem.
