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O avanço das pesquisas matemáticas com foco no espectro autista
Apoiados pelo Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI) da USP, cientistas estudam estruturas cerebrais visando ao diagnóstico
Autismo - Fotomontagem: Jornal da USP - Imagens: Marcos Santos/USP Imagens e Reprodução/Tribunal de Justiça do Distrito Federal e dos Territórios (TJDFT)
Esquizofrenia, Alzheimer, Parkinson, Transtorno do Espectro Autista (TEA) e Transtorno do Déficit de Atenção com Hiperatividade (TDAH). O que há em comum entre essas doenças e transtornos? As conexões cerebrais. Os estudos utilizando técnicas de redes complexas e aprendizado de máquina avançam cada vez mais na direção de diagnósticos mais precisos e tratamentos.
No Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), os trabalhos nessa área são coordenados pelo pesquisador principal Francisco Rodrigues, professor do Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação da USP em São Carlos. Rodrigues participou de um artigo recentemente publicado na revista Scientific Reports. O trabalho, que propõe uma metodologia quantitativa para diagnóstico do TEA, se baseou em dados de imagens cerebrais de 500 pessoas, sendo 242 pertencentes ao espectro.
No vídeo a seguir, o professor fala sobre o trabalho em andamento e como ele analisa os avanços da matemática para auxiliar no entendimento, detecção e soluções para tratamento do TEA e outras doenças que afetam a atividade cerebral.
Diagnóstico por aprendizado de máquina
Os pesquisadores abasteceram um algoritmo com os “mapas” obtidos de dados coletados por imagens de exames de ressonância magnética ou eletroencefalograma. “A partir dos exemplos aprendidos, o sistema pôde determinar quais alterações cerebrais estavam associadas com o espectro. A acurácia dos testes foi superior a 95%”, informa o professor. O estudo se destaca pela interdisciplinaridade. O grupo é composto por físicos, estatísticos, médicos e neurocientistas de diferentes centros no Brasil e Alemanha.
“Muitos trabalhos propõem métodos para o diagnóstico de TEA com base em aprendizado de máquina. No entanto, não levam em consideração a organização da rede cerebral, que é o diferencial deste estudo. O mapa do cérebro, também chamado de rede cortical, mostra como as regiões do órgão estão conectadas. Assim como uma rodovia com interrupções altera o tráfego em uma região, o cérebro com alterações leva a mudanças no comportamento”.
Desde 2011, um grupo se dedica ao tema, tendo iniciado as pesquisas com análise de pacientes com esquizofrenia, como mostra essa reportagem. “ Por volta de 2011, um dos meus alunos de mestrado, que trabalhava com ciência de dados, começou a analisar dados de pacientes que tinham esquizofrenia. Nós analisamos um caso particular de esquizofrenia que ocorria em crianças e jovens, principalmente, e então, descobrimos que era possível fazer a classificação dos pacientes usando redes complexas e aprendizado de máquina. Coletamos dados do cérebro, de ressonância magnética, e modelamos as conexões como uma rede. Nós notamos que havia uma diferença entre pessoas que tinham esquizofrenia e pessoas que não tinham, de modo que conseguimos identificar essas diferenças na estrutura do cérebro dos pacientes”, explica Francisco.
Números e desafios do diagnóstico
O TEA é uma condição do neurodesenvolvimento cujos sintomas associados variam consideravelmente. A incidência, segundo o último relatório do Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) dos Estados Unidos, é de um caso a cada 36 pessoas. “Na Coreia e na Inglaterra, já se investigou que este índice de incidência pode chegar a 10%, um a cada dez, e talvez aumente cada vez mais”, observa Francisco. “O que acontece é que a gente percebe que não aumentaram tanto os casos; o aumento é, principalmente, devido a uma melhora no diagnóstico”.
Ainda assim, detectar o TEA é um grande desafio pelo alto grau de complexidade. “Hoje em dia, se você quiser saber se você tem diabetes, basta ir a um médico e fazer um exame de sangue. No entanto, na maioria dos transtornos mentais, nós não temos uma maneira de fazer isso. E aí que entram as nossas pesquisas sobre o diagnóstico de autismo e do déficit de atenção. No caso do autismo, temos três níveis de suporte, denominados níveis 1, 2 e 3, sendo que o nível 3 é o que precisa de muito suporte. Nesse nível, as crianças geralmente não se comunicam; no nível 2, se comunicam, mas um pouco menos do que uma pessoa que seja nível 1. E o nível 1 seria o caso leve. O caso leve é o mais difícil de diagnosticar, porque pode-se confundir o TEA com outros tipos de transtornos, como TDAH ou TOC”.
*Texto adaptado de Raquel Vieira – Comunicação CeMEAI
**Estagiária sob supervisão de Moisés Dorado
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