Leitura recomendada
Cientistas criam mapa detalhado do cérebro do dinossauro, Science, theguardian.com
Witmer Lab, Perspectives
Leitura avançada
Witmer and Ridgely, Anatomical Record: Descrição de T. Rex endocasts.
Assignment Introduction
Apenas quão inteligentes eram os dinossauros? Como podemos descobrir que a inteligência de uma criatura está extinta há milhões de anos? Uma maneira é olhando para a estrutura do seu cérebro. Embora ninguém nunca tenha visto um cérebro de dinossauro, podemos tentar inferir a sua estrutura fazendo algo que é conhecido como endocast do crânio. O que é um endocast, é essencialmente um modelo tridimensional do espaço interior do crânio, também conhecido como uma base cerebral. Este é um espaço onde o cérebro normalmente vai. O legal é que não precisamos realmente fazer um molde para olhar a estrutura interna do caso do cérebro. Na verdade, podemos fazer uma tomografia computadorizada do crânio fossilizado e usar um computador para modelar a estrutura interna do crânio. Isto permite-nos criar uma imagem bastante boa de como teria sido o cérebro do dinossauro. Por exemplo, veja o endocast do cérebro deste Tyrannosaurus Rex realizado pelo laboratório Witmer na Universidade de Ohio. Parece-te familiar?
Endocast do cérebro do Tiranossauro. Barra de escala é de 4 cm.
Fonte: Witmer and Ridgely, 2009, The Anatomical Record
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Aqui está o mesmo cérebro dentro do contexto do crânio inteiro:
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Even embora o T. Rex tivesse uma cabeça enorme, pode-se ver que o caso do cérebro é na verdade muito pequeno em relação ao tamanho do crânio. Na verdade, grande parte do crânio é principalmente da mandíbula e dos seios nasais. Os seios nasais são onde costumava estar o epitélio olfactivo, que é usado para sentir o odor. Assim, podemos inferir que o olfato era muito importante para este dinossauro. A partir daqui, poderíamos prever que as áreas olfativas do cérebro do T. Rex também seriam relativamente grandes. Dê uma olhada nesta animação, mostrando o crânio, os seios nasais e o endocast (cérebro):
Então vamos voltar e dar uma olhada de perto no cérebro, você reconhece algumas regiões do cérebro? As grandes estruturas à frente são os bulbos olfactivos (rotulados ob) e perto estão os hemisférios cerebrais (cer). Outras estruturas que estamos acostumados a ver, como o tectum óptico ou o cerebelo, são difíceis de inferir e provavelmente eram pequenas. Os ramos amarelos no fundo são os nervos cranianos que transportam a informação sensorial desde a cabeça até ao tronco encefálico e a coisa vermelha é o labirinto vestibular, que controla o sentido de equilíbrio do dinossauro. No geral, o antebraço do T. Rex tem cerca de 2 polegadas de diâmetro e 4 polegadas de comprimento. Não muito grande!
Que mais podemos dizer sobre este cérebro? Embora não seja muito grande em relação aos cérebros dos mamíferos, é bastante grande em relação aos cérebros de outros dinossauros. Por exemplo, este cérebro do saurópode Ampelossauro é quase do tamanho de uma noz (mostrado para comparação). Isto faz sentido já que os T-Rex eram carnívoros e os carnívoros tendem a ter cérebros maiores que lhes permitem caçar.
Se você se lembra, nós recentemente falamos sobre o quociente de encefalização, que é uma medida que compara o siuze do cérebro e do corpo e de certa forma se correlaciona com a inteligência de um organismo. Esta medida de QE é problemática para répteis, aves e outros vertebrados não mamíferos, uma vez que a relação entre o tamanho do corpo e o cérebro varia muito entre as espécies. Dito isto, se fizermos um ajuste para isto e compararmos a EQ do T-Rex com a de um jacaré, a EQ do T-Rex está entre 1 e 2, o que é cerca do dobro da de um jacaré grande. Isto significa que o Tyrannosaurus era mais esperto que um jacaré? Não necessariamente, no máximo, podemos dizer que eles estão no mesmo estádio.
Talvez uma abordagem mais útil seja comparar a organização funcional dos cérebros dos dinossauros com os cérebros dos crocodilos e pássaros. Em termos de evolução, os dinossauros evoluíram depois dos crocodilos e depois as aves evoluíram a partir dos dinossauros, portanto faria sentido que um cérebro de dinossauro parecesse algo como uma mistura entre um cérebro de crocodilo e um cérebro de ave. Em um estudo recente, Erich Jarvis e seus colegas da Duke University fizeram mapas funcionais do cérebro de aves e do cérebro de crocodilos. Usando técnicas especiais de rotulagem genética, eles foram capazes de fazer mapas funcionais das várias regiões cerebrais envolvidas no processamento de informações sensoriais e na geração de vocalizações (ou sons). Então, para obter o mapa do cérebro do dinossauro, os cientistas simplesmente fundiram esses mapas cerebrais de jacarés e pássaros. Eles então pegaram esse mapa e o sobrepuseram num endocast do cérebro do T-Rex.
Source: Erich Jarvis, Chun-Chun Chen, Duke University
O cérebro do dinossauro contém seis regiões. Uma delas, o mesopálio, está envolvida em comportamentos e processamento complexos. Esta é a mesma área que está envolvida na aprendizagem e geração de canções em aves canoras, sugerindo que é tecnicamente possível que T-Rex tenha usado esta região para se comunicar com outros membros da sua espécie. Comparando as diferentes regiões cerebrais em animais que são menos evoluídos e mais evoluídos que os dinossauros, podemos começar a inferir um pouco sobre como funcionava o cérebro dos dinossauros. O que também é notável, é que embora os dinossauros estejam extintos há centenas de milhões de anos, ainda podemos reconhecer estruturas em seus cérebros que os animais vivos ainda possuem. A organização básica do sistema nervoso vertebrado tem sido mantida há milhões e milhões de anos!
Cool Resource: Se você quiser explorar mais os endocasts, esta página do laboratório Witmer tem um monte de endocasts 3D interativos e filmes de todos os tipos de espécies, vivas e extintas, de humanos, a tigres dentais de sabre a dinossauros.
> Instruções:
Agora que você aprendeu como você pode usar neuroanatomia comparativa para aprender um pouco sobre a função cerebral em animais extintos, você agora vai aplicar suas habilidades para determinar a função cerebral em criaturas fictícias! Para esta tarefa, você vai gerar um post no blog no qual você detalha a anatomia e organização do cérebro de qualquer criatura que você possa imaginar.
1. Escolha um personagem fictício ou crie a sua própria criatura. Use uma personagem de desenho animado, seu Pokémon favorito, ou seu monstro de filme favorito.
2. Considere as diferentes capacidades sensoriais que a sua criatura tem, bem como os diferentes tipos de comportamento que é necessário fazer. Então, baseado no que você aprendeu sobre anatomia cerebral e organização cerebral, projete o sistema nervoso desta criatura. Pense em quais partes do cérebro seriam as maiores, e quais deveriam ser as menores. Pense em que órgãos sensoriais a sua criatura teria. E pense em que tipo de estrutura cerebral você precisaria para suportar o seu comportamento. Então, por exemplo, se eu fosse escolher o Bugs Bunny, o cérebro dele provavelmente teria a forma de um cérebro de coelho, exceto que, como ele anda erecto, a medula espinhal e o tronco cerebral estariam em ângulo reto a partir do antebraço, como nos humanos, em vez de reto para trás. Certas regiões do antebraço envolvidas na geração da linguagem seriam muito maiores do que num coelho comum, assim como áreas envolvidas na cognição social, como o córtex pré-frontal. Ao contrário de um coelho normal, o cérebro do Bugs Bunny também teria uma representação significativamente grande de suas mãos em seu córtex somatossensorial e motor. Seja criativo! Sinta-se livre para incluir desenhos, diagramas ou qualquer coisa que você gostaria que soubéssemos sobre a sua criatura. Ou simplesmente escreva um conjunto descritivo de parágrafos.
3. Quando seu projeto estiver completo, clique no blog da sua seção na coluna de navegação à esquerda e carregue todo o seu material incluindo fotos e texto em um novo post do blog. Certifique-se de incluir uma imagem da sua criatura.