Mapa em alta resolução mostra "núcleo" do cérebro
 "Núcleo estrutural" revelado pela alta resolução é uma região com densas interconexões de neurônios e fibras, quase no centro do cérebro |
Victoria Jaggard
Estados Unidos
O primeiro mapa em alta resolução do "cabeamento" do córtex cerebral revelou um "núcleo" estrutural que parece desempenhar papel central na comunicação interior e entre as duas metades do cérebro. O núcleo é uma região que apresenta densas interconexões de neurônios e fibras, nas profundezas do córtex, quase no centro do cérebro.
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Imagens magnéticas demonstram que essa mesma região se ilumina de maneira ativa enquanto o cérebro está em repouso, o que indica que o núcleo pode desempenhar papel de coordenação no fluxo de informações em larga escala. As pesquisas são um primeiro passo no campo da "conectonomia", uma disciplina emergente que planeja criar modelos de computação detalhados das conexões internas do cérebro, semelhantes aos mapas do genoma criados pelos pesquisadores do DNA.
"O cérebro é uma rede, mas em minha opinião pessoal essa perspectiva não recebeu a atenção merecida da neurociência", disse Olaf Sporns, da Universidade de Indiana, co-autor do estudo. "A maioria dos pesquisadores está acostumada a pensar sobre o cérebro como um conjunto de módulos isolados, mas cada parte dele depende de outras partes e de suas interconexões".
Determinar que percursos neurais correspondem a que funções poderia ajudar os cientistas a compreender não só como o cérebro funciona de modo geral mas se existem maneiras de tratar determinados distúrbios neurológicos. "Doenças graves como o Mal de Alzheimer e o autismo já foram associadas a distúrbios nas fibras do cérebro", disse Sporns.
Criar uma simulação em computador das redes do cérebro permitiria que os pesquisadores danificassem certas seções virtualmente observassem os efeitos disso sobre o cérebro como um todo, ele apontou. "Existiria maneira de restaurar a normalidade?"
Nódulos de rede
O córtex cerebral é a seção externa do cérebro, e responde pelo pensamento elevado e pela consciência. É composto de células cinzentas, que formam o corpo celular dos neurônios; e de células brancas, feixes de fibras nervosas que conectam as células. A estimativa é de que um cérebro humano médio tenha cerca de 10 bilhões de neurônios, e essas células e suas conexões estão aglomeradas em tamanha densidade que imagens de ressonância magnética convencionais não são capazes de mostrar neurônios e fibras nervosas individuais.
Para estudar o cabeamento do cérebro, Patric Hagmann - da Universidade de Lausanne, Suíça, um dos co-autores do estudo - e sua equipe usaram uma versão mais avançada da ressonância magnética, conhecida como "captação de imagens por espectro de difusão", que rastreia a difusão da água. "As fibras nervosas são como fios finos que ficam envolvidos em uma camada de gordura conhecida como mielina", explicou Sporns. "A água tende a se difundir não através dessas fibras, mas ao lado delas. E isso acontece porque água e gordura não se combinam facilmente".
Ao seguir o percurso da água, a equipe de Hagmann compreendeu a orientação mais provável dos axônios, e criou um mapa dos diversos percursos que conectam centenas de milhares de neurônios. Sporns e seus colegas em seguida recorreram a análise por computador para observar os nódulos na rede neural em que diversos feixes de fibras se interceptam.
O que os surpreendeu foi descobrir que todos os participantes do estudo tinham o mesmo núcleo estrutural mais ou menos na mesma posição em seus cérebros. Imagens de ressonância magnética funcional ¿ que mostram as atividades do cérebro com base no fluxo de sangue - em seguida revelaram as conexões entre a atividade do cérebro em repouso e o núcleo.
O "supernúcleo" do cérebro
Marcus Raichle, professor de neurologia na Universidade Washington, em St. Louis, não participou da pesquisa e elogiou o trabalho dizendo que "a idéia de que possa haver um ¿supernúcleo¿ que dialoga entre sistemas poderia parecer óbvia, mas ainda assim ela é verdadeira e parece bem clara".
O estudo, ele diz, amplia pesquisas anteriores que vinculavam algo que costumava ser identificado como "ruído" em varreduras cerebrais a funções específicas. "Se uma pessoa está no aparelho de ressonância e não pedimos que ela faça nada, o cérebro ainda assim está ativo", ele apontou.
E da mesma forma que áreas específicas se iluminam quando a pessoa está fazendo alguma coisa, o núcleo se ilumina quando a única atividade é a comunicação cerebral genérica. "Os diferentes sistemas estão conversando. O que esse belo estudo demonstra é que a conversação não ocorre apenas dentro dos sistemas, mas entre eles", disse Raichle.
Mapa cerebral pessoal?
De acordo com Sporns, o "diagrama de cabeamento" do córtex que sua equipe desenvolveu é só o primeiro passo na conectonomia. Seus colegas e outros pesquisadores estão trabalhando arduamente para criar um mapa neural mais completo, e ele prevê que versões detalhadas comecem a aparecer em um ou dois anos.
"Seria bom dispormos da conectonomia, porque temos muitas informações derivadas de varreduras funcionais de imagens cerebrais, mas sem uma base estrutural elas meio que flutuam. Precisamos firmá-las", ele diz.
E como os cientistas genéticos que estão à procura de maneiras baratas de mapear o DNA, os pesquisadores da conectonomia podem um dia procurar maneiras de criar mapas cerebrais personalizados.
"Precisamos prestar muito mais atenção a cérebros individuais, de fato. No passado, a maioria dos estudos se reportava em referência a um cérebro padronizado ou médias grupais", ele afirmou. "Meu palpite é que, se o cabeamento está mesmo vinculado à função, ele poderá ajudar a prever e explicar as variações individuais que vemos em desempenho cognitivo, mesmo entre cérebros saudáveis".
Tradução: Paulo Migliacci ME
National Geographic