What investigating neural pathways can reveal about mental health | Kay M. Tye

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Tradutor: Anabela Sousa Revisora: Maria Inês Andrade

I'm going to start by saying something you think you know to be true.

Vou começar por dizer uma coisa que vocês pensam que é verdade.

Your brain creates all facets of your mind.

O nosso cérebro cria todas as facetas da nossa mente.

So then why do we treat mental and physical illnesses

Então, porque é que tratamos as doenças mentais e físicas

so differently,

de forma tão diferente,

if we think we know that the mind comes from the brain?

se achamos que sabemos que a mente vem do cérebro?

As a neuroscientist, I'm often told

Como neurocientista, dizem-me muitas vezes

that I'm not allowed to study how internal states

que não posso estudar como é que os estados internos

like anxiety or craving or loneliness

como a ansiedade, a necessidade ou a solidão,

are represented by the brain,

são representados pelo nosso cérebro,

and so I decided to set out and do exactly that.

e assim eu decidi fazer exatamente isso.

My research program is designed to understand the mind

O meu programa de investigação está feito para entender a mente

by investigating brain circuits.

através da investigação de circuitos do cérebro.

Specifically, how does our brain give rise to emotion.

Especificamente, como é que o nosso cérebro cria a emoção.

It's really hard to study feelings and emotions,

É muito difícil estudar sentimentos e emoções,

because you can't measure them.

porque não as podemos medir.

Behavior is still the best and only window

O comportamento ainda é a melhor e única janela

into the emotional experience of another.

para a experiência emocional de outro ser.

For both animals and people,

Para os animais e para as pessoas,

yes, self-report is a behavioral output.

sim, o auto-relato é um resultado comportamental.

Motivated behaviors fall into two general classes:

Comportamentos motivados cabem em duas classes gerais:

seeking pleasure and avoiding pain.

procurar prazer e evitar a dor.

The ability to approach things that are good for you

A capacidade para abordar coisas que são boas para nós

and avoid things that are bad for you

e evitar as que são más

is fundamental to survival.

é fundamental para se sobreviver.

And in our modern-day society,

Na nossa sociedade moderna,

trouble telling the difference can be labeled as a mental illness.

a dificuldade de dizer qual a diferença pode ser rotulada de doença mental.

If I was having car trouble,

Se eu estivesse a ter um problema no carro,

and I took my car to the mechanic,

e levasse o meu carro à oficina,

the first thing they do is look under the hood.

a primeira coisa que eles fazem é olhar para dentro do capô.

But with mental health research,

Mas na investigação sobre saúde mental,

you can't just pop open the hood with the press of a button.

não podemos simplesmente abrir o capô com o premir de um botão.

So this is why we do experiments on animals.

Então é por isso que fazemos experiências em animais.

Specifically, in my lab, mice.

No meu laboratório, especificamente em ratos.

To understand the brain, well, we need to study brains.

Para entender bem o cérebro precisamos de estudar cérebros.

And for the first time, we actually can.

E, pela primeira vez, já podemos.

We can pop open the hood.

Podemos abrir o capô

We can look inside

Podemos olhar lá para dentro

and do an experiment and see what comes out.

e fazer uma experiência e ver o que é que resulta.

Technology has opened new windows into the black box that is our minds.

A tecnologia abriu novas janelas para a caixa negra que é a nossa mente.

The development of optogenetic tools

O desenvolvimento de ferramentas optogenéticas

has allowed us unprecedented control over specific neurons in the brain

permite ter um controlo sem precedentes sobre neurónios específicos no cérebro

and how they talk to each other by firing electrical signals.

e como é que eles "falam" entre eles através do disparo de sinais elétricos.

We can genetically engineer neurons to be light sensitive

Podemos alterar neurónios geneticamente para serem sensíveis à luz

and then use light to control how neurons fire.

e depois usar luz para controlar como é que os neurónios disparam.

This can change an animal's behavior,

Isto pode mudar o comportamento de um animal,

giving us insight into what that neural circuit can do.

dando-nos informação sobre o que o circuito de neurónios pode fazer.

Want to know how scientists figure this out?

Querem saber como é que os cientistas descobriram isto?

Scientists developed optogenetic tools by borrowing knowledge

Os cientistas criaram ferramentas optogenéticas ao emprestar conhecimento

from other basic science fields.

de outros campos básicos da ciência.

Algae are single-celled organisms that have evolved to swim towards light.

As algas são organismos unicelulares que evoluíram para nadar para a luz.

And when blue light shines onto the eyespot of an algae cell,

E quando a luz azul brilha na direção da mancha ocular duma alga,

a channel opens, sending an electrical signal

abre-se um canal, que envia um sinal elétrico

that makes little flagella flap

que faz agitar os pequenos flagelos

and propels the algae towards sunlight.

impulsionando a alga na direção da luz solar.

If we clone this light-sensitive part of the algae

Se clonarmos esta parte das algas sensível à luz

and then add it to neurons through genetic modification,

e depois a adicionarmos aos neurónios através duma alteração genética,

we can make neurons light-sensitive, too.

também podemos fazer neurónios sensíveis à luz

Except, with neurons,

À exceção de que, com os neurónios,

when we shine light down an optical fiber deep into the brain,

quando fazemos brilhar uma fibra ótica pelo cérebro,

we change how they send electrical signals to other neurons in the brain

mudamos a forma como eles enviam sinais elétricos uns aos outros no cérebro

and thus change the animal's behavior.

e como, consequentemente, mudam o comportamento do animal.

With the help of my colleagues,

Com a ajuda dos meus colegas,

I pioneered the use of optogenetic tools

fui pioneira na utilização de ferramentas optogenéticas

to selectively target neurons that are living in point A,

para intervir em neurónios que estão a viver no ponto A,

sending messages down wires aimed at point B,

enviando mensagens por caminhos destinados aos do ponto B,

leaving neighboring neurons going other places unaffected.

sem afetar os neurónios vizinhos que vão para outros sítios.

This approach allowed us to test the function of each wire

Esta abordagem permitiu-nos testar a função de cada caminho

within the tangled mess that is our brain.

dentro da confusão que é o nosso cérebro.

A brain region called the amygdala

A região do cérebro chamada amígdala

has long been thought to be important for emotion,

tem sido considerada importante para as emoções,

and my laboratory discovered

e o meu laboratório descobriu

that the amygdala resembles a fork in the road

que a amígdala parece-se com uma bifurcação na estrada,

where activating one path can drive positive emotion and approach,

onde ativar uma parte pode originar emoções positivas e aproximação

and activating another path can drive negative emotion and avoidance.

e ativar a outra parte pode originar emoções negativas e fuga.

I'm going to show you a couple of examples --

Vou-vos mostrar um conjunto de exemplos

a taste of raw data --

— um "cheirinho" de pura informação —

of how we can use optogenetics to target specific neurons in the brain

de como podemos usar optogenéticos para intervir em neurónios específicos

and get very specific changes in behavior.

e obter alterações muito específicas no comportamento.

Anxiety patients have abnormal communication

Os pacientes com ansiedade têm uma comunicação anormal

between two parts of the amygdala,

entre as duas partes da amígdala,

but in people, it's hard to know if this abnormality is cause or effect

mas, nas pessoas, é difícil saber se esta anormalidade

é uma causa ou um efeito da doença.

of the disease.

We can use optogenetics to target the same pathway in a mouse,

Podemos usar optogenéticos para intervir no mesmo caminho num rato,

and see what happens.

e ver o que acontece.

So this is the elevated plus maze.

Isto é o labirinto mais elevado.

It's a widely used anxiety test

É um teste de ansiedade muito usado

that measures the amount of time

que mede o tempo

that the mouse spends in the safety of the closed arms

que o rato passa em segurança no recinto fechado

relative to exploring the open arms.

em relação a um recinto aberto.

Mice have evolved to prefer enclosed spaces,

Os ratos evoluíram para preferir espaços fechados,

like the safety of their burrows,

tal como a segurança das suas tocas,

but to find food, water, mates,

mas para encontrarem comida, água e parceiros

they need to go out into the open

precisam de sair

where they're more vulnerable to predatory threats.

para onde são mais vulneráveis à ameaça de predadores.

So I'm sitting in the background here,

Assim, eu estou sentada aqui atrás

and I'm about to flip the switch.

e estou prestes a carregar no interruptor.

And now, when I flip the switch and turn the light on,

Agora, quando carrego no interruptor e ligo a luz

you can see the mouse begins to explore the open arms of the maze more.

vemos que o rato começa a explorar as áreas abertas do labirinto.

And in contrast to drug treatments for anxiety,

E em contraste com os tratamentos de medicamentos para a ansiedade,

there's no sedation, no locomotor impairment,

não há sedação, não há comprometimento locomotor,

just coordinated, natural-looking exploration.

apenas uma exploração natural coordenada.

So not only is the effect almost immediate,

Portanto, não só o efeito é imediato,

but there are no detectable side effects.

como também não há sintomas secundários detetáveis.

Now, when I flip the switch off,

Mas, quando desligo o interruptor,

you can see that the mouse goes back to its normal brain function

vemos que o rato volta atrás ao funcionamento normal do seu cérebro

and back to its corner.

e regressa ao seu canto.

When I was in the lab and I was taking these data,

Quando eu estava no laboratório e recebi estas informações

I was all by myself, and I was so excited.

eu estava sozinha e fiquei muito entusiasmada.

I was so excited, I did one of these quiet screams.

Fiquei tão entusiasmada que dei um desses gritos silenciosos.

(Silently) Aah!

(Silenciosamente) Aah!

(Laughter)

(Risos)

Why was I so excited?

Porque é que eu estava tão entusiasmada?

I mean, yeah, theoretically, I knew that the brain controlled the mind,

Teoricamente, eu sabia que o cérebro controlava a mente,

but to flip the switch with my hand

mas ligar o interruptor com a minha mão

and see the mouse change its behavioral state

e ver o rato a mudar o seu estado comportamental

so rapidly and so reversibly,

tão rapidamente e de forma tão reversível

it was really the first time that I truly believed it.

foi realmente a primeira vez em que eu acreditei nisso.

Since that first breakthrough,

Desde aquela descoberta

there have been a number of other discoveries.

houve um conjunto de outras descobertas.

Finding specific neural circuits that can elicit dramatic changes

Encontrar circuitos neurais específicos que podem provocar mudanças drásticas

in animal behavior.

no comportamento animal.

Here's another example: compulsive overeating.

Outro exemplo: comer compulsivamente.

We can eat for two reasons.

Nós comemos por duas razões.

Seeking pleasure, like tasty food,

Procurar prazer, como comida que sabe bem,

or avoiding pain, like being hungry.

ou evitar o sofrimento, como ter fome.

How can we find a treatment for compulsive overeating

Como podemos encontrar um tratamento para quem come compulsivamente

without messing up the hunger-driven feeding

sem interferir o impulso de ter fome

that we need to survive?

necessário para sobreviver?

The first step is to understand

O primeiro passo é entender

how the brain gives rise to feeding behavior.

como é que o cérebro dá origem ao comportamento da alimentação.

This fully-fed mouse is just exploring a space

Este rato que acabou de comer está apenas a explorar um espaço

completely devoid of any food.

sem qualquer comida.

Here we're using optogenetics to target neurons living in the hypothalamus,

Aqui estamos a usar optogenéticos para alcançar os neurónios no hipotálamo,

sending messages down wires aimed at the midbrain.

enviando mensagens através de ligações para chegarem à zona central do cérebro.

When I turn the light on, right here,

Quando ligo a luz, aqui,

you can see that the mouse immediately begins licking the floor.

vemos que o rato começa logo a lamber o chão.

(Laughter)

(Risos)

Este comportamento quase frenético

This seemingly frenzied behavior

is about to escalate into something I find really incredible.

está prestes a aumentar para algo que eu acho incrível.

Na verdade, é um bocado estranho.

It's kind of trippy, actually.

Ready?

Prontos?

It's right here.

Está aqui.

See, he picks up his hands as if he is eating a piece of food,

Como veem, ele levanta as patas como se tivesse um pedaço de comida,

but there's nothing there, he's not holding anything.

mas não há nada ali, ele não está a segurar nada.

So this circuit is sufficient to drive feeding behavior

Este circuito é suficiente para provocar um comportamento de alimentação

in the absence of hunger,

na ausência de fome,

even in the absence of food.

e até na ausência de comida.

I can't know for sure how this mouse is feeling,

Eu não posso ter a certeza de como é que este rato se sente,

but I speculate these neurons drive craving

mas especulo que estes neurónios provocam esta necessidade

based on the behaviors we elicit when we target this pathway.

com base nos comportamentos que provocamos

quando atingimos este percurso.

Turn the light back off --

Desligamos a luz

animal's back to normal.

e o animal volta ao normal.

When we silence this pathway,

Quando silenciamos este percurso,

we can suppress and reduce compulsive overeating

conseguimos suprimir e reduzir o comer compulsivo

without altering hunger-driven feeding.

sem alterarmos a alimentação por fome.

What did you take away from these two videos

O que é que retiramos destes dois últimos vídeos

that I just showed you?

que vos mostrei?

That making a very specific change to neural circuits in the brain

Que fazer uma mudança muito específica aos circuitos neurais no cérebro

can have specific changes to behavior.

pode provocar mudanças específicas no comportamento.

That every conscious experience that we have

Que qualquer experiência consciente que nós temos

is governed by cells in our brain.

é orientada por células no nosso cérebro.

I am the daughter of a physicist and a biologist,

Um dos meus pais é físico o outro é biólogo

who literally met on the boat coming to America

e conheceram-se no barco ao virem para os EUA

in pursuit of an education.

à procura de educação.

So naturally,

Portanto, naturalmente,

since there was "no pressure" to be a scientist ...

como não havia "pressão" para ser uma cientista...

(Laughter)

(Risos)

as a college student,

como estudante universitária,

I had to decide whether I wanted to focus on psychology, the study of the mind,

tive de decidir se queria focar-me em psicologia, o estudo da mente,

or neuroscience, the study of the brain.

ou em neurociência, o estudo do cérebro.

And I chose neuroscience,

E escolhi a neurociência

because I wanted to understand how the mind is born

porque queria entender como é que a mente nasce

out of biological tissue.

do tecido biológico.

But really, I've come full circle to do both.

Mas, na verdade, acabei por fazer as duas coisas.

And now my research program

E agora o meu programa de investigação

bridges the gap between the mind and the brain.

liga a mente e o cérebro.

Research from my laboratory

Uma investigação do meu laboratório

suggests that we can begin to tie specific neural circuits

sugere que podemos começar a ligar circuitos neurais específicos

to emotional states.

a estados emocionais.

Encontrámos uma série de circuitos

And we have found a number of circuits

that control anxiety-related behavior,

que controlam comportamentos relacionados com a ansiedade,

compulsive overeating,

comer compulsivamente,

social interaction, avoidance

interação social, revogação

and many other types of motivated behaviors

e muitos outros tipos de comportamentos motivados

that may reflect internal emotional states.

que podem refletir estados emocionais internos.

We used to think of functions of the mind as being defined by brain regions.

Costumávamos pensar em funções da mente como algo definido por regiões do cérebro.

But my work shows that within a given brain region,

Mas o meu trabalho mostra que, dentro de uma região do cérebro,

there are many different neurons doing different things.

há muitos neurónios diferentes a fazer coisas diferentes.

And these functions are partly defined by the paths they take.

Estas funções são, em parte, definidas pelos caminhos que levam.

Here's a metaphor to help illustrate

Aqui está uma metáfora para ajudar a ilustrar

how these discoveries change the way that we think about the brain.

como é que estas descobertas mudam a forma

como pensamos sobre o cérebro.

Let's say that the brain is analogous to the world

Vamos dizer que o cérebro é análogo ao mundo

and that neurons are analogous to people.

e que os neurónios são análogos às pessoas.

And we want to understand how information is transmitted across the planet.

Nós queremos saber como é que a informação é transmitida no planeta.

Sure, it's useful to know

Claro que é útil saber

where a given person is located when recording what they're saying.

onde está uma pessoa quando gravamos o que ela diz.

But I would argue that it's equally important

Mas eu diria que é igualmente importante

to know who this person is talking to,

saber com quem é que essa pessoa está a falar,

who is listening

quem está a ouvir

and how the people listening respond to the information that they receive.

e como é que a pessoa que está a ouvir reage à informação que recebeu.

O estado atual dos tratamentos de saúde mental

The current state of mental health treatment

is essentially a strategy of trial and error.

é, essencialmente, uma estratégia de tentativa e erro.

And it is not working.

E não está a resultar.

The development of new drug therapies for mental health disorders

O desenvolvimento de novas terapias medicinais para doenças de saúde mental

has hit a brick wall,

já bateu numa parede,

with scarcely any real progress since the 1950s.

com pouco progresso real desde a década de 50.

So what does the future hold?

Então o que é que o futuro nos espera?

In the near future,

Num futuro próximo

I expect to see a mental health treatment revolution,

espero ver uma revolução no tratamento da saúde mental,

where we focus on specific neural circuits in the brain.

onde nos foquemos em circuitos neurais específicos do cérebro.

Diagnoses will be made based on both behavioral symptoms

Os diagnósticos serão feitos com base em sintomas comportamentais

and measurable brain activity.

e na atividade cerebral mensurável.

Further in the future,

Futuramente,

by combining our ability to make acute changes to the brain

através da combinação da capacidade para fazer alterações precisas no cérebro

and get acute changes to behavior

e de obter alterações precisas no comportamento

with our knowledge of synaptic plasticity to make more permanent changes,

com conhecimento de plasticidade sináptica para fazer alterações mais permanentes,

podemos levar o cérebro a um estado de auto-cura

we could push the brain into a state of fixing itself

by reprogramming neural circuits.

através da reprogramação dos circuitos neurais.

Exposure therapy at the circuit level.

Terapia de exposição ao nível do circuito.

Once we switch the brain into a state of self-healing,

Uma vez mudando o cérebro para um estado de auto-cura,

this could potentially have long-lasting effects

isto pode potencialmente ter efeitos longos

with no side effects.

sem efeitos secundários.

I can envision a future where neural circuit reprogramming

Eu consigo imaginar um futuro onde a reprogramação de circuitos neurais

represents a potential cure, not just a treatment.

represente uma potencial cura, e não apenas um tratamento,

OK, but what about right now?

Ok, mas então e agora?

If from this very moment forward,

Se daqui para a frente

each and every one of you left this talk

cada um de vocês deixasse esta conferência

and truly believed that the mind comes entirely from cells in your brain,

e realmente acreditasse que a mente vem das células no nosso cérebro

então poderíamos livrar-nos de perceções negativas e estigmas

then we could immediately get rid of negative perceptions and stigmas

that prevent so many people

que impedem tantas pessoas

from getting the mental health support that they need.

de terem o apoio à saúde mental de que precisam.

Mental health professionals,

Os profissionais de saúde mental

we're always thinking about what's the next new treatment.

estão sempre a pensar qual será o próximo tratamento.

But before we can apply new treatments,

Mas antes de podermos aplicar novos tratamentos,

we need people to feel comfortable seeking them.

precisamos de pessoas que se sintam confortáveis em procurá-los.

Imagine how dramatically we could reduce the rates of suicides

Imaginem o quão drasticamente poderíamos baixar o número de suicídios

and school shootings

e de tiroteios nas escolas

if everyone who needed mental health support actually got it.

se toda a gente que precisasse de ajuda mental a tivesse.

When we truly understand exactly how the mind comes from the brain,

Quando percebermos exatamente como é que a mente vem do cérebro

we will improve the lives of everyone

vamos melhorar a vida de todos

who will have a mental illness in their lifetime --

os que terão uma doença mental na sua vida

half the population --

— metade da população —

as well as everyone else with whom they share the world.

tal como com todos aqueles com quem eles partilham o mundo.

Thank you.

Obrigada.

(Applause)

(Aplausos)