Natureza complementar da ação conjunta~individual
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Natureza complementar da ação conjunta~individual: Assinaturas neurais de comportamento intrínseco em uma tarefa de coordenação social Daniela Benites William B. Gomes Orientador Novembro, 2009 Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences • Paradigma teórico-empírico • Psicologia • Pôster – Análise 1: Comportamento – Análise 2: Cérebro • Resultados Museu virtual www.ufrgs.br/museupsi/ www.ccs.fau.edu Três Pressupostos 1. Propriedades psicológicas são fatos existentes em seu próprio mérito 2. Propriedades psicológicas são explicadas por níveis ontológicos 3. Pesquisa comprometida com o avanço crítico do conhecimento Sistemas Complexos Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Sistemas Dinâmicos Sinergética Dinâmicas de Coordenação Leis de Coordenação (Fisiologia comportamental) padrões de comportamento organizados e difíceis de predizer grande n de elementos sem controle central regras simples Comportamento coletivo complexo Propriedades comuns Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Sistemas Complexos Comportamento coletivo complexo Produção e utilização contínua de informação Sinalização e processamento de informação Mudanças no comportamento aumentam as chances de sobrevivência ou sucesso Adaptação (Mitchell, 2009) Sistemas Dinâmicos Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Formalização matemática Classe de sistemas Mudam de comportamento com o tempo Teoria e método Acessa a descrição e a predição da mudança Modelos quantitativos Descrições das mudanças Tipos de mudanças Tipos de predições possíveis Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Sinergética o Campo interdisciplinar para estudo sistemático da auto-organização o Explica a emergência auto-organizada de novas qualidades em sistemas materiais ou imateriais o Estruturas, processos ou funções (Haken, 1969) Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Erich von Holst (1908-1962) Propriedades coordenativas de osciladores neurais: Ritmo e sincronização das barbatanas dos peixes 1. Coordenação absoluta – tendência de um oscilador manter um ritmo estacionário (respiração, mastigação e corrida) 2. Tendência para sincronização – efeito que um oscilador exerce sobre outro de freqüência diferente, como se fosse magneticamente puxado e acoplado a sua própria freqüência. Coordenação absoluta + Sincronização = Coordenação relativa número infinito de acoplamentos variáveis Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Dinâmicas de Coordenação Problema inicial: Como acessar o cérebro de humanos: Considerando um sistema com vários níveis emergência e auto-organização É possível quantificar relações Onde encontrar coord. absoluta + tendência sinc = coord. Relativa? Sistemas Complexos Sistemas Dinâmicos Fisiologia Comport. Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Lei elementar de coordenação Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences f = Dw - a sinf - 2b sin (2f) + Qxt QUEBRA DE SIMETRIA ACOPLAMENTO FLUTUAÇÕES Integração ff multiestabilidade 2 0 -2 Integração~ Segregação ff f p/2 p 3p/2 transições 2p 2 0 -2 ff f p/2 p 3p/2 2p metaestabilidade 2 0 -2 f p/2 p 3p/2 2p Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Sistemas Dinâmicos Dinâmicas de Coordenação Quantifica e analisa relações - base sinergética Haken-Kelso-Bunz (HKB) Model 1985 Formalizou observações da dinâmica de coordenação bimanual em humanos. Sinergética Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences A equação reflete características fundamentais de auto-organização de movimento - multiestabilidade, transições de fase e histerese (Kelso, 2008). Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Leis de gravidade, velocidade e massa explicam movimento de corpos no espaço. Leis de coordenação explicam acoplamento entre elementos nos sistemas e entre diferentes sistemas. Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Dinâmicas de Coordenação Procura por leis dinâmicas de comportamento coordenado nos seres vivos e entre eles Objetiva descrever, explicar e predizer como padrões de coordenação são formados, adaptam-se, persitem, desintegram-se e mudam (Kelso, 2005) Tradição em Psicologia Funcional 1. Seres vivos são sistemas abertos em não- equilíbrio: estão em constante e necessária interação com o meio base para a ênfase na coordenação enquanto meio de entedimento desses sistemas. 2. Todo comportamento é um padrão coordenado que emerge do modo como o organismo interage com o meio na troca de energia, matéria e/ou qualquer outro tipo de informação Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences 3. Durante interações, os estados internos preferíveis são naturalmente mais usados e preservados dando origem a estruturas específicas que nutrem funções específicas. 4. Esta co-dependência entre meio interno e externo é o princípio da auto-organização que explica a formação de padrões em sistemas abertos em não-equilíbrio, a partir de trocas espontâneas, sem o uso de códigos. Psicologia Níveis ontológicos Cultural Simbólico Social Organizacional Interacional Não simbólico Psicológico Biológico Self Semiótico Físico-químico (Adaptado de Wiley, 1996, p. 146) Psicologia e Dinâmicas de Coordenação Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Psicologia padrão dinâmico (macroestado) que emerge da auto-organização entre ontologias simbólicas e não-simbólicas. Psicologia Simples Epistemologia Gnosiologia Episteme Intelecto Psicologia Costume Moral Vontade Outro Ecossistema Si-mesmo Ética Emoção Autoconsciência Ambivalência Moralidade (Gomes, no prelo) Psicologia e Dinâmicas de Coordenação Consciência Volição Sociabilidade Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences auto-organização entre organismo e meio movimento “ratio” emoção intelecto auto-organização self e outro Natureza complementar da ação conjunta~individual Reflexivos Dualidade Inclusão/ Exclusão Simétricos Reversão Transitivos Estrutura Significante Signo Significado (Tradição semiológica de Saussure) Premissa eidética: “ Se ‘mente’ é o resultado de interações entre diferentes níveis ontológicos então é possível conceber dinâmicas de coordenação como um método de investigação psicológica. ” Dinâmicas de Coordenação Encaminhamento Empírico Human Brain and Behavior Laboratory Center for Complex Systems and Brain Sciences Natureza complementar da ação conjunta~individual: Assinaturas neurais de comportamento intríseco em uma tarefa de coordenação social D. Benites1,2 - E. Tognoli1 - G.C. De Guzman1 - J.A.S. Kelso1 1.Center For Complex Systems and Brain Sciences, Florida Atlantic University, Boca Raton, FL, USA 2.Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil Amsterdam Julho, 27-29, 2009 Introdução Integração e separação, estão em jogo na ação coletiva Um balanço entre essas duas forças dá origem a comportamentos sociais complexos (Kelso & Engström, 2006) Nesses termos, o desdobramento temporal do comportamento intrínseco e do comportamento conjunto requer uma abordagem dinâmica. Desenvolvemos uma forma para explorar continuamente a dinâmica entre cérebro~comportamento Esta abordagem permite o estudo da organização espacial e temporal da atividade do cérebro concomitante às transições de comportamentos perda de comportamentos conjuntos e emergência de comportamentos intrínsecos. Objetivo • Identificar neuromarcadores emergentes em comportamentos intrínsecos. • Compreender a emergência de padrões complementares na ação social • significado funcional dos neuromarcadores. Método Participantes Vinte e quatro sujeitos (12 pares), com visão normal/corrigida Um par analisado no pôster (resultados preliminares) Tarefa Experimental: 1) Realizar movimento contínuo do dedo indicador durante 40s 2) Visão controlada: tela torna-se transparente aos 20s 3) Três condições, cada qual repetida seis vezes. Mesma fase Fase oposta Comportamento intrínseco t=0-20s t=20-40s Comportamento: Gravação do movimento Dados de movimento foram pré-processados offline Sensores dobráveis de resitência flexível (ImageSI, NY) Filtro digital passa-baixa (Butterworth; 10 Hz, 12 dB) aplicado de modo recurssivo em duas vias a fim de atingir mudança zero na fase. Cérebro: Gravação de EEG Duplo • Duas toucas de 60 canais – (sistema 10%) • Sistema assegurou sincronicidade entre os EEGs dos sujeitos • Banda de interesse: 7 a 14 Hz • Único amplificador • Duas montagens referenciais – Base na posição FPz – Referências nos mastóides • Impedâncias foram abaixo de 10kΩ • Filtro analógico de 0.05 Hz (-12 dB por oitavo) to 200Hz (-24 dB por oitavo), amplificados (ganho de 2,010) e digitalizados a 1,000 Hz com 24-bit ADC na faixa ±950 µV (resolução vertical de 0.11 nV). EEG Colorimétrico Procedimentos • Dos 12 pares, estuda-se um de cada vez. • Os dados que serão apresentados referemse a um par • Duração da aplicação/observação de cada par: 01h30m • Cada experimento requer três aplicadores • Preparação antes e depois 03h00 ANÁLISE DO COMPORTAMENTO Análise 1 Observa-se as Transições Movimento Freqüência Velocidade Amplitude Tempo (seg) Condições e fase relativa (Mesma fase) (Fase oposta) (Intrínseco) Variáveis que podem afetar a dinâmica cerebral Sujeito Azul - Vermelho Envolvimento Agente - Observador Transição Sinc - Desinc Mecanismo Duração Transiente + - Freqüência Sustentado + - Amplitude Sustentado + Freq - Freq + Ampl - Ampl Transiente Resultados Comportamento Comportamentos Sinc Desinc Combinações + Freq sust + Freq trans Agente azul Agente vermelho Ambos ag - Freg sust - Freq trans Transiente Sinc ag azul Sustentado Sinc ag verm + Freqüência Sinc ambos - Freqüência Desinc ag azul Mesma fase Fase oposta Intrínsico Desinc ag verm Desinc ambos COMPORTAMENTO DO CÉREBRO ANÁLISE DE PADRÕES NA DINÂMICA CEREBRAL CONTÍNUA Análise 2 EEG Colorimétrico Padrões cerebrais Microestados de atividade cerebral Propriedades espaço-temporais • distribuição espacial no escalpo – recrutamento/liberação de áreas do cérebro • (re)organização temporal – modulação da amplitude Duas fases agregadas Uma única dinâmica Diferenciação de padrões Segmentação de acordo com a máxima local Grupos de padrões e regiões de interesse Família de padrões cerebrais Resultados Cérebro Pôster: Resultados do Comportamento Comportamentos N Sincronia 36 Dessincronia 32 Agente azul 46 Agente vermelho 20 Ambos agentes 2 Transiente Combinações N + Freq sustentada 14 + Freq transiente 16 - Freq sust 14 - Freq trans 22 38 Ag azul sinc 24 Sustentado 30 Ag vermelho sinc 10 + Freqüência 30 Ambos sinc 2 - Freqüência 36 Ag azul dessinc 22 Mesma fase 26 Ag vermelho dessinc 10 Fase oposta 30 Ambos dessinc 0 Intrínsico 12 Transições para dessincronização Mecanismos • 47% transições para comportamento dessincronizado Sujeitos • Tarefa 56% dessinc é incongruente • 25% é cooperativa • 19% é espontânea Tipos desinc Fase Passos para análise no paradigma comportamento~cérebo 1. Análise qualitativa do comportamento contínuo revela as transições – Transições de sincronização => para dessincronização é o foco neste trabalho: interesse na investigação de neuromarcadores presentes no comportamento intrínseco. 2. Análise qualitativa e contínua do EEG colorimétrico demarca os padrões (microestados) do cérebro. – É analisado, seqüencialmente, o segundo que acontece a transição no comportamento: 1 seg de análise do EEG colorimétrico = > aproximadamente 7 padrões no sinal de EEG de cada participante. – 500 milissegundos antes da transição e 500 ms após • É montado um banco de dados contendo todas as transições e as 22 especificações do comportamento referente a cada transição (agente x observador, aumento ou diminuição da freqüência do movimento na transição etc – quadro de resultados do comportamento) • Especifica-se igualmente quais foram os padrões cerebrais (neuromarcadores) presentes em cada segundo de EEG durante a transição comportamental • Analisa-se a presença de cada neuromarcador nos comportamentos> gráficos de distribuição de probabilidades Resultados: Candidatos a neuromarcadores de comportamento intrínseco • • • • • • • • • • Padrão de dispersão Agente e observador 4 x mais forte no comportamento dessincronizado Conjunto de células neurais dissolve-se Forte na dessincronização cooperativa, fraco na dessincronização incongruente Potencialmente duas fontes sulcais acopladas na região rolândica Após a transição Forte em todos os tipos de dessincronização Fonte sulcal na região central esquerda Simétrico com #F: às vezes sozinho, às vezes em conjunção com #F. • Ocorre antes e durante a transição na dessincronização espontânea. • Fonte sulcal na região central direita • É simétrico com #Q • Durante dessincronização incongruente • Uma ou duas fontes radiais acopladas na região centro frontal • Após dessincronização incongruente • Uma ou duas fontes radiais na região do vértice Discussão • Nós identificamos seis neuromarcadores sensitivos à perda de coordenação e comportamento intrínseco. • O padrão L foi presente em ambos agente e observador e pode contribuir para a desestabilização da coordenação comportamental vigente. • Os padrões frontais foram observados no cérebro do observador. O padrão R foi especialmente presente durante dessincronização incongruente e S foi presente após. • Os padrões F e Q são neuromarcadores simétricos vistos no agente e no observador respectivamente. • O padrão D é visto no cérebro do agente e está mais presente durante dessincronização cooperativa. • Trabalhos futuros acessarão sistematicamente a localização temporal deses neuromarcadores e suas relações com as variáveis comportamentais. Considerações Finais • A coordenação entre indivíduos promove dinâmicas entre neuromarcadores de comportamento coletivo e intrínseco. • Self Semiótico (sentido) pode ser interpretado como o resultado dessa experiência que emerge continuamente no tempo (Wiley, 1995). • A visualização desse processo a partir da perspectiva dinâmica pode complementar o entendimento de disposições de self não autônomos ou não adaptativos, assim como trazer progressos a terapias (Hermans, Kempen & Van Loon, 1992). Obrigada! [email protected] Algumas referências • http://www.youtube.com/watch?v=X8c2Ae0XNrg • http://www.youtube.com/watch?v=rxk8PmG7wFI&feature=related • Kelso, J. A. S. (1995). Dynamic patterns: The self-organization of brain and behavior. Cambridge: MIT Press. • J. A. Scott Kelso (2008). Haken-Kelso-Bunz Model. Scholarpedia, 3(10):1612. • Kelso, J. A. S. & Engstrøm, D. A. (2006). The Complementary Nature. Cambridge, MA: MIT Press. • Tognoli, E., Lagarde, J., DeGuzman, G. & Kelso, J. A. S. (2007). The phi complex as a neuromarker of human social coordination. PNAS,104(9), 8190-8195. • Bressler, S. & Tognoli, E. (2006). Operational principles of neurocognitive networks. International Journal of Psychophysiology, 60, 139-148.
