Como contrações abdominais movem o cérebro, segundo a Penn State

Antes mesmo de você dar um passo, seus músculos abdominais se contraem. Isso acontece de forma automática, uma fração de segundo antes de qualquer outra parte do corpo se mexer. E, em tese, o seu cérebro deveria permanecer totalmente imóvel durante todo esse processo.

Uma pesquisa recente indica que não é bem assim. Ao monitorar o cérebro dentro do crânio, cientistas observaram que ele desliza para a frente - e não por causa do impacto da caminhada, nem da respiração, nem do batimento cardíaco. Há outro fator por trás desse movimento.

Contrações da barriga movem o cérebro

O impulso vem da barriga. Pesquisadores da Pennsylvania State University (PSU) usaram imagens ao vivo em camundongos para determinar exatamente quando o cérebro se deslocava e o que desencadeava essa mudança.

O gatilho, segundo os autores, foram pequenas contrações dos músculos abdominais - o mesmo “travar” do core que acontece antes de você se levantar, se sentar ou iniciar um passo.

A equipe foi liderada por Patrick Drew, Ph.D., professor de engenharia, ciência e mecânica na Penn State. Ele e os colegas acompanharam o movimento do cérebro em incrementos de cerca de um mícron por vez, em forte sincronia com o que o abdómen estava a fazer.

Rastreando movimento microscópico

Para isso, os cientistas recorreram à microscopia de dois fótons - uma técnica que permite visualizar tecido vivo com alta resolução - em 24 camundongos que estavam com a cabeça fixada, mas livres para caminhar sobre uma esteira.

A abordagem usa microesferas fluorescentes coladas ao crânio como pontos de referência fixos.

Os dados indicaram que, entre diferentes animais, o cérebro se deslocou aproximadamente um mícron para a frente e um pouco para um dos lados. O crânio, por sua vez, permaneceu imóvel. Já o batimento cardíaco e a respiração, por muito tempo considerados os principais motores do movimento cerebral em animais acordados, quase não tiveram efeito mensurável.

Os músculos abdominais entram em ação primeiro

Para apontar a causa, os pesquisadores implantaram eletrodos nos músculos abdominais dos camundongos. A atividade muscular aumentou antes do início da locomoção, e o cérebro começou a deslocar-se conforme os músculos disparavam - não quando as pernas efetivamente arrancavam.

O mesmo padrão apareceu mesmo sem locomoção. Exalações profundas e forçadas sob anestesia ativaram os músculos abdominais, e o movimento do cérebro veio na sequência. Um leve enrijecimento do core já foi suficiente.

Vasos sanguíneos fazem a ligação

Como uma contração no abdómen poderia afetar um órgão dentro da cabeça? Para responder, o grupo voltou-se para a coluna.

Com varreduras 3D de alta resolução, a equipa mapeou os vasos sanguíneos em torno de cada vértebra. Eles encontraram veias sem válvulas - que permitem o fluxo de sangue em ambas as direções - atravessando as vértebras inferiores e conectadas, por pequenas aberturas, a vasos do abdómen.

Essa rede já havia sido descrita em humanos, mas ainda não tinha sido confirmada em camundongos. Quando o abdómen comprime, é provável que o sangue seja empurrado por essas aberturas para dentro do canal vertebral.

A pressão adicional parece comprimir a “manga” cheia de fluido ao redor da medula espinhal, enviando uma onda de líquido cefalorraquidiano - o líquido transparente que amortece cérebro e coluna - para a frente, em direção ao crânio.

Um teste com “manguito” de pressão

Os pesquisadores montaram uma pequena faixa inflável para camundongos sob anestesia leve. Sem caminhada, sem contrações voluntárias - apenas uma compressão externa suave no abdómen, menor do que a pressão de um manguito de medição de pressão arterial.

A pressão abdominal, por si só, já fez o cérebro mover-se - para a frente e um pouco para o lado, na mesma direção observada durante a caminhada. Quando a faixa desinflava, o cérebro voltava quase de imediato à posição de repouso.

“Isso sugere que a pressão abdominal pode alterar de forma rápida e significativa a posição do cérebro dentro do crânio”, disse Drew.

Modelagem do fluxo de fluidos

Ainda não é possível visualizar, em tempo real, o deslocamento de fluidos através do tecido cerebral. Por isso, a equipa construiu um modelo computacional.

Francesco Costanzo, professor de engenharia, ciência e mecânica na Penn State, liderou a parte de simulação.

O resultado foi o seguinte: ao comprimir a medula espinhal, o “aperto” impulsionou a saída de fluido do cérebro para o espaço ao redor várias vezes mais rápido do que a taxa normal de produção de fluido pelo próprio cérebro. Assim, uma contração modesta do core pode, rotineiramente, ajudar a empurrar resíduos para fora.

O oposto do sono

Esse sentido do fluxo foi o ponto mais inesperado. O sistema glinfático do cérebro - a via de remoção de resíduos que é ativada durante o sono - puxa fluido para dentro do cérebro ao longo da parte externa dos vasos sanguíneos enquanto a pessoa dorme.

Até este estudo, ninguém havia identificado uma explicação mecânica para o motivo de o cérebro acordado poder estar a fazer o contrário. As simulações indicaram fluido a fluir para fora durante a vigília - o inverso do que um estudo anterior sobre sono e limpeza de resíduos no cérebro havia descrito.

Isso ajuda a esclarecer um enigma antigo: marcadores injetados no líquido cefalorraquidiano de camundongos acordados não entram no córtex, enquanto os mesmos marcadores circulam livremente durante o sono. Os dois estados parecem alternar-se - sono para entrada, vigília para saída.

Cérebro de camundongo não é cérebro humano

Todos os experimentos foram realizados em camundongos com a cabeça fixada, e não em humanos; além disso, as conclusões sobre o fluxo de fluidos vêm de simulações, e não de imagens diretas. Se o mesmo mecanismo ocorre em pessoas - e em que escala - ainda precisa ser testado.

O que vem a seguir

O estudo desafia uma suposição básica: o cérebro não está mecanicamente isolado do corpo. Contrações abdominais empurram-no para a frente dentro do crânio e, possivelmente, também ajudam a varrer para fora fluidos com resíduos.

Isso abre uma nova frente de investigação. Condições que alteram cronicamente a pressão abdominal - como obesidade, repouso prolongado no leito e doenças gastrointestinais - podem, de forma silenciosa, prejudicar a limpeza de fluidos ao longo do tempo. O movimento diário pode ajudar a preservar esse processo, em linha com pesquisas que relacionam atividade física a melhor saúde cerebral.

“Nossa pesquisa mostra que um pouquinho de movimento faz bem, e pode ser mais um motivo pelo qual o exercício é bom para a saúde do nosso cérebro”, disse Drew.