Ao analisar uma ressonância do cérebro em busca de sinais de envelhecimento ou doença, médicos e médicas sempre esbarraram numa lacuna: faltava um “padrão” da fiação interna do cérebro ao longo da vida. Sem uma curva de referência, sem um ponto de comparação, fica difícil dizer se o que aparece na imagem é realmente incomum para aquela idade.
Um grupo de pesquisadores passou sete anos construindo esse referencial. Eles reuniram exames de estudos do mundo todo para mapear como essa fiação costuma mudar do início da infância até a velhice - e, em seguida, mostraram que o mapa consegue identificar danos bem antes de eles aparecerem em uma imagem convencional, criando uma nova ferramenta tanto para a clínica quanto para a pesquisa.
Building the wiring chart
O trabalho vem do USC Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute (Stevens INI), em Los Angeles. Os pesquisadores reuniram exames cerebrais de mais de 54.000 pessoas, com idades de 4 a 91 anos, vindos de estudos em vários continentes.
Julio E. Villalón-Reina, M.D., Ph.D., pesquisador de pós-doutorado no instituto, liderou o esforço para transformar essa enorme base de dados em uma ferramenta prática.
Em um projeto anterior, cientistas já haviam mapeado o tamanho e a estrutura geral do cérebro. Mas a fiação “escondida” ainda não tinha sido cartografada.
Essa fiação é a substância branca - um conjunto denso de fibras que permite a comunicação entre regiões distantes do cérebro. Os mapas do grupo mostram como essa rede se fortalece no começo da vida e vai, aos poucos, se desgastando com a idade, sinalizando quando a fiação de uma pessoa sai da faixa considerada normal.
Water as a wiring detector
Para enxergar a substância branca com clareza, a equipe usou a ressonância magnética de difusão - um exame que acompanha como a água se desloca dentro do tecido vivo. No cérebro, a água não se move ao acaso: ela tende a seguir ao longo das fibras nervosas, guiada pela cobertura dessas fibras.
O jeito como a água se desloca indica quão íntegra está a fiação. Esse nível de detalhe não é algo que um exame comum consiga captar.
Fibras saudáveis e bem compactadas fazem a água correr em trajetórias mais alinhadas. Quando a fiação se desfia, a água se espalha com mais liberdade.
Reunir exames de muitos aparelhos diferentes em um único mapa é complicado. Cada equipamento “lê” o tecido de um jeito um pouco distinto, e tornar essas leituras comparáveis é, por si só, uma área de pesquisa. Antes de traçar as curvas, o grupo aplicou um método para reduzir essas diferenças entre scanners.
Brain wiring maturation
Os mapas confirmaram que o cérebro não se desenvolve nem envelhece de forma uniforme. Partes diferentes da fiação seguem ritmos próprios - algumas avançam rápido no início da vida, enquanto outras levam décadas para chegar ao auge.
Em uma das medidas, a organização da fiação atingiu o pico por volta dos 29 anos. Outras medidas continuaram melhorando por muito mais tempo, alcançando o máximo no fim dos 30, nos 40 e até no começo dos 50 anos, antes de começarem a cair.
“Brain development and brain aging are not uniform processes,” disse Villalón-Reina, primeiro autor do estudo.
Alguns trajetos são naturalmente mais frágeis do que outros, e esses mapas tornam essa diferença visível ao longo de toda a vida pela primeira vez.
Late growth, early decline
Esse descompasso de tempos se conecta a um debate antigo na neurociência. Uma ideia conhecida como “last in, first out” sugere que a fiação que se desenvolve mais tarde na infância é a primeira a se deteriorar na velhice.
Tentativas anteriores de testar essa hipótese trouxeram resultados mistos ou inconclusivos. Os conjuntos de dados eram pequenos demais ou cobriam uma fatia muito estreita da vida para encerrar a questão.
Com exames abrangendo dos 4 aos 91 anos, o grupo pôde finalmente verificar. As regiões que demoraram mais para amadurecer realmente declinaram mais rápido na velhice - a evidência mais forte até agora a favor da ideia. Isso também revela uma nova ligação entre a forma como o cérebro cresce e como ele falha mais tarde.
As regiões que amadureceram mais rápido se mantiveram melhor ao longo do tempo, perdendo desempenho mais lentamente. Esse desenvolvimento precoce já foi associado a habilidades de pensamento e à saúde mental em outras pesquisas, o que torna esse “timing” algo importante de acompanhar.
Spotting individual outliers
Um mapa do que é típico só tem valor se também conseguir apontar o que não é. A equipe testou o modelo em exames de pessoas com demência, com perda de memória mais leve e com uma condição genética rara que aumenta de forma significativa o risco de esquizofrenia.
Em pessoas com doença de Alzheimer e com queixas de memória mais leves, o modelo sinalizou uma fiação muito fora do esperado em regiões ligadas à memória. A água estava se movendo com mais liberdade nesses trajetos - um indício de que a fiação provavelmente havia mudado.
Um ponto marcante foi que nenhum paciente era igual ao outro. Até pessoas com o mesmo diagnóstico mostraram alterações de fiação em lugares diferentes. É um padrão que médias de grupo costumam “apagar” por completo.
A new tool
Antes disso, não existia um mapa da fiação cerebral ao longo da vida com detalhe suficiente para comparar um indivíduo com a população em geral.
Agora, um médico pode ver como um cérebro se compara ao de milhares de outros com a mesma idade e sexo - e identificar mudanças sutis mais cedo.
“We can see how your brain differs from what we would expect for a person of your age and sex,” disse Paul M. Thompson, diretor associado do instituto e autor sênior do estudo.
Os mesmos mapas também podem acompanhar se um tratamento faz a fiação se aproximar novamente de uma faixa saudável.
Os mapas são gratuitos para qualquer laboratório usar. Os pesquisadores planejam aplicá-los a mais de 30 doenças cerebrais. Para condições que hoje só são detectadas depois que os sintomas aparecem, uma ferramenta que “lê” a fiação cedo pode mudar até mesmo o momento em que o tratamento começa.
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