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Mapeamento do cérebro ajuda a identificar e prever consequências de doença que afeta idosos
Conhecida como doença cerebral de pequenos vasos, ou DCPV, a condição causa pequenas lesões que levam a microsangramentos e infartos cerebrais
Texto: Ivan Conterno*
Arte: Carolina Borin e Joyce Tenório**
Rede de conectividade funcional cerebral em estudo feito com adolescentes - Fotomontagem: Jornal da USP - Imagens: Plos One via Wikipedia/CC 3.0, e rawpixel.com/Freepik
A DCPV causa 25% dos acidentes vasculares cerebrais e contribui para 45% dos casos de demência. Além disso, o quadro cria pequenas lesões que levam a microsangramentos e infartos cerebrais silenciosos, entre outras alterações.
“Ao longo da juventude até chegar ao envelhecimento, é possível promover modificações do nosso estilo de vida de tal forma a evitar que ela ocorra ou, pelo menos, retardar o aparecimento da doença e o comprometimento da saúde cerebral”, avalia o pesquisador Pedro Henrique Rodrigues da Silva, do Departamento de Física da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP
Ele ganhou o Prêmio Capes de Tese 2023 na área de Medicina II em razão de uma pesquisa que ajuda a entender melhor a relação das redes cerebrais com a cognição e os efeitos causados pela DCPV. O prêmio, concedido pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), reconhece os trabalhos de doutorado mais originais e relevantes de cada ano.
Pedro Henrique Rodrigues da Silva - Foto: arquivo pessoal
As lesões pontuais podem ser vistas através de neuroimagens e, portanto, normalmente são associadas à região do cérebro onde ela se encontra. “No entanto, pesquisadores começaram a perceber que o mesmo grupo de pacientes, com a mesma idade, mesmo grau de lesão e no mesmo local apresentava desfechos diferentes, afetando regiões distantes do cérebro”, conta Pedro da Silva.
Isso levou o físico a fazer uma avaliação interdisciplinar dos efeitos desses danos não apenas através das estruturas que conectam os neurônios, os axônios, mas também por conexões previstas por modelos matemáticos, conhecidas como redes funcionais. Além da física e da medicina, o cientista trabalhou com conceitos avançados da química, da computação, da estatística, da psicologia e da biologia.
Conexões entre redes estruturais e redes funcionais do cérebro - Imagem: Reprodução/Brain Connectivity/Artigo de Renata Ferranti Leoni e Pedro Henrique Rodrigues da Silva
A ideia foi costurar essas informações e usar a neuroimagem para mapear como uma lesão local, a hiperintensidade de substância branca, afetaria outras áreas do cérebro, como conta o pesquisador. “Enquanto físico médico com foco em neuroimagem, a minha maior contribuição é fazer o melhor uso das ferramentas para mapear e compreender as alterações cerebrais, a sua associação com o desfecho de um grupo de pacientes para, a partir disso, começar a delinear fenótipos e acompanhar intervenções a partir dos marcadores estabelecidos com essas análises.”
Na prática, isso significaria facilitar o diagnóstico, prever o que pode acontecer com um paciente e criar um tratamento mais personalizado.
O pesquisador classifica a DCPV como uma síndrome de desconexão. Isso significa que ela pode afetar diferentes regiões cerebrais ao invés de uma única, onde o pequeno machucado foi encontrado. A perda da ligação entre essas áreas cerebrais pode resultar em problemas de memória e dificuldade no processamento de informações.
Renata Ferranti Leoni, professora do InBrain Lab da FFCLRP que orientou o projeto, esclarece que mais doenças como essa estão aparecendo porque as pessoas hoje vivem mais. “Antigamente não se falava muito desse tipo de doença, como o Alzheimer, porque a nossa expectativa de vida era menor. Então, entender como o cérebro funciona pode ajudar nas prevenções, para que outras pessoas não cheguem a desenvolver essas doenças.”
Renata Ferranti Leoni - Foto: arquivo pessoal
O tráfego de informações na nossa cabeça
A comunicação entre os neurônios é a base dos nossos pensamentos e comportamentos. Porém, há uma contradição entre as regiões do cérebro que são vistas trabalhando ao realizar uma tarefa e as conexões feitas pelos axônios. “Há regiões que, mesmo não tendo uma ligação estrutural, estão trabalhando sincronizadamente. Elas podem estar trabalhando juntas sem necessariamente estarem ligadas diretamente por axônios”, sugere a professora.
Segundo os modelos matemáticos funcionais, as diferentes áreas do cérebro trabalham em conjunto para processar informações mais rapidamente, como detalha Pedro. “A rede de velocidade de processamento de informação seria composta de oito regiões do cérebro que têm um padrão de conectividade funcional, seja na execução da tarefa ou em repouso. Esses padrões se correlacionam, até certo ponto, com os padrões de conectividade estrutural, porém não totalmente.”
Mapas cerebrais de desconexão associados a velocidade psicomotora ajustados para idades, sexos, escolaridade e sintomas depressivos. Imagem: Brain Topography.Mapas cerebrais de desconexão associados a velocidade psicomotora ajustados para idades, sexos, escolaridade e sintomas depressivos - Imagem: Reprodução/Brain Topography/Artigo de Renata Ferranti Leoni e Pedro Henrique Rodrigues da Silva
No início de um aprendizado, como a alfabetização e aulas de piano, o cérebro parece uma árvore de Natal. São muitas regiões do cérebro “acesas”, trabalhando muito e gastando bastante energia e, logicamente, demorando para concluir uma tarefa. “Após o aprendizado, essa rede se reorganiza, se especializa e se torna mais eficiente para executar aquela mesma tarefa. Então, não necessariamente a diminuição da atividade é pior”, explica Pedro.
A velocidade é prejudicada com a DCPV porque, ao danificar um ponto específico do cérebro, toda uma rede é afetada. Assim, os padrões funcionais precisam se reorganizar para conseguir voltar a performar a mesma atividade já aprendida.
Desconexão
Nos últimos anos, pesquisadores perceberam que identificar as lesões nos axônios não era suficiente para prever as perdas cognitivas em pacientes.
Enquanto um poderia não apresentar sintomas, outro poderia ter um déficit gravíssimo. O desfecho pode variar de acordo com a estratégia adotada em cada cérebro para compensar uma mesma obstrução.
“Às vezes o cérebro tenta recompensar um condição, mas faz isso de maneira errada, que é negativa. A pessoa até faz, mas sempre tem uns ‘brancos’ ou acontecem coisas inesperadas. Até que chega um ponto em que o cérebro ‘joga a toalha’, porque o esforço foi muito intenso”, complementa o físico.
O pesquisador defende uma mudança de olhar nesses diagnósticos. “Precisamos ir por camadas: identificar a lesão, como ela afeta as redes estruturais, as redes funcionais e como essas redes estão associadas aos testes neuropsicológicos ou testes clínicos aplicados.”
Atualmente, são também consideradas doenças de desconexão a depressão, a ansiedade, a demência e a esquizofrenia. Porém, seriam necessários testes similares aos da pesquisa para confirmar se elas se enquadram nessa classificação pelos mesmos motivos.
Segundo Pedro, estamos no período das “grandes navegações” no cérebro e entender essa organização ajuda a propor tratamentos mais eficazes.
Redes cerebrais
As redes estruturais navegam através das fibras dos axônios, que ligam diferentes regiões do cérebro. Já as redes funcionais viajam por regiões distintas no espaço cerebral, podem ser monitoradas através do fluxo sanguíneo e não correspondem completamente às redes estruturais.
Pedro conta que a rede funcional é um modelo matemático que explica melhor algumas execuções de tarefas e condições clínicas. “A priori, acreditava-se que, ao mapear a estrutura cerebral, ou seja, as fibras de substância branca, seria possível entender o funcionamento do cérebro, correlacionar com as várias medidas de testes neuropsicológicos e associar com as diversas condições clínicas, mas começou-se a perceber que, pelo menos com a neuroimagem que nós temos, esse mapeamento não explicava todos os desfechos clínicos e cognitivos dos pacientes.”
Há uma divergência entre a rede funcional e as conexões estruturais de neurônios. Por isso podemos dizer que a estrutura coloca limites às redes funcionais, mas não as determina completamente.
Entender como uma região influencia ou causa atividade em outra durante uma atividade é interessante para o estudo da DCPV pois pode abrir caminhos para a elaboração de melhores estratégias de diagnóstico, de tratamento e de melhoria na qualidade de vida dos pacientes.
Testes
Na sua pesquisa, Pedro avaliou a conectividade das regiões cerebrais em indivíduos saudáveis e comparou com trabalhos anteriores, realizados com pessoas com DCPV pela Universidade Radboud de Nimega, nos Países Baixos.
Esses estudos indicavam que a quantidade de tempo necessária para processar um conjunto de informações pode ser medida com a aplicação de um teste de substituição de letras por dígitos. “Esses testes conseguem identificar déficits de velocidade de processamento da informação no início da doença”, comenta Renata.
Como as letras e os dígitos são previamente conhecidos, o teste não depende de processos visuais e de memória complexos. Ou seja, isola melhor a velocidade de processamento de outros fatores como a memória e a atenção.
Nesses experimentos, a rede funcional foi observada por ressonância magnética através do fluxo sanguíneo. Quando estimulados a realizar uma tarefa, demandando energia, os neurônios fazem aumentar o fluxo de oxigênio fornecido pelos vasos.
Além da colaboração dos neerlandeses, o pesquisador contou com a colaboração de radiologistas e neuropsicólogos do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (HCFMRP).
Mais informações: e-mails pedrojoanabrit@usp.br, com Pedro Henrique Rodrigues da Silva, e leonirf@usp.br, com Renata Ferranti Leoni
*Estagiário sob orientação de Fabiana Mariz
**Estagiárias sob supervisão de Moisés Dorado
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