Estudo de Cambridge identifica quatro pontos de inflexão topológicos do cérebro em cinco eras ao longo da vida

O cérebro muda por etapas desde o nascimento até o fim da vida. Em alguns períodos, as transformações seguem um ritmo constante; em outros, ocorrem de forma mais abrupta - e isso molda como aprendemos, pensamos, lembramos e reagimos ao mundo.

Um estudo recente descreve essa trajetória longa de um jeito diferente. Os cientistas identificaram quatro grandes pontos de inflexão topológicos ao longo da vida humana, indicando que o cérebro atravessa cinco grandes eras de “fiação” neural.

A noção de que o cérebro “troca de marcha” quatro vezes entre o nascimento e a velhice traz uma organização nova para algo que costuma parecer misterioso e complexo.

Os pesquisadores responsáveis pelo trabalho afirmam que essas transições podem ajudar a entender mudanças nas nossas capacidades, na saúde e até em vulnerabilidades que aparecem com o envelhecimento.

No futuro, esses achados podem contribuir para esclarecer por que algumas crianças têm dificuldade na escola ou por que certos adultos passam a enfrentar perda de memória mais tarde.

Mapeando as etapas do cérebro

Pesquisadores da Universidade de Cambridge analisaram exames de RM por difusão de 3.802 pessoas, de recém-nascidos a adultos com 90 anos.

Esses exames acompanham o movimento de moléculas de água pelo tecido cerebral, o que permite inferir como as redes neurais se conectam.

Ao reunir e comparar todos os exames, a equipe encontrou quatro “pontos de viragem” principais que separam a vida em cinco eras de conectividade cerebral.

Cronologia das fases do cérebro

A primeira era cerebral vai do nascimento até cerca dos 9 anos. A etapa seguinte atravessa a adolescência e se estende até aproximadamente os 32.

A terceira fase, correspondente à vida adulta, dura por mais de 30 anos. Depois, surge uma era de envelhecimento inicial por volta dos 66 anos, seguida por um envelhecimento tardio que se consolida em torno dos 83.

“Sabemos que a fiação do cérebro é crucial para o nosso desenvolvimento, mas nos falta uma visão ampla de como ela muda ao longo da vida e por quê”, disse a Dra. Alexa Mousley, bolsista Gates Cambridge que liderou a pesquisa.

“Este estudo é o primeiro a identificar fases principais da fiação cerebral ao longo da vida humana.”

Etapa do cérebro na infância

Na infância, o cérebro passa por um intenso processo de “consolidação de redes”. Bebês começam a vida com uma quantidade enorme de sinapses.

Com o tempo, as conexões mais utilizadas são preservadas, enquanto as demais são podadas. Esse mecanismo segue um padrão parecido para praticamente todos até perto dos 9 anos.

Nesse intervalo, a substância cinzenta e a substância branca crescem rapidamente. A espessura cortical aumenta, e as dobras na superfície do cérebro se estabilizam.

Por volta dos 9 anos, as crianças passam por uma mudança na capacidade cognitiva, e o risco de certas condições de saúde mental aumenta.

Longa era adolescente

A era adolescente do cérebro começa em torno dos 9 anos e vai até aproximadamente os 32. Ao longo desse período, a substância branca continua se expandindo e as redes cerebrais ficam mais organizadas. A comunicação entre regiões se torna mais rápida e eficiente.

Mousley explicou que “eficiência neural é, como você imagina, estar bem conectado por caminhos curtos, e a era adolescente é a única em que essa eficiência está aumentando”.

Essa etapa atinge um pico no início dos 30 anos, momento que a equipe descreveu como o “ponto de inflexão topológico mais forte” da vida.

“Por volta dos 32 anos, vemos as mudanças mais direcionais na fiação e a maior alteração geral de trajetória, em comparação com todos os outros pontos de inflexão”, disse Mousley.

“Embora a puberdade ofereça um começo claro, o fim da adolescência é muito mais difícil de delimitar cientificamente. Com base apenas na arquitetura neural, descobrimos que mudanças estruturais do cérebro com características de adolescência terminam por volta do início dos 30 anos.”

Anos estáveis da vida adulta

Por volta dos 32 anos, o cérebro entra em sua era mais longa. Os padrões tendem a se estabilizar. Segundo a equipe, isso coincide com um “platô de inteligência e personalidade”.

Eles também observaram que a “segregação” fica mais evidente, isto é, as regiões vão se tornando lentamente mais compartimentalizadas.

Envelhecimento inicial em meados dos 60 anos

A transição seguinte é mais discreta. Por volta dos 66 anos, o cérebro não passa por uma mudança dramática, mas as redes ainda se reorganizam de maneiras relevantes.

“Os dados sugerem que uma reorganização gradual das redes cerebrais culmina em meados dos 60 anos”, disse Mousley.

“Isso provavelmente está relacionado ao envelhecimento, com conectividade ainda mais reduzida à medida que a substância branca começa a degenerar. É uma idade em que as pessoas enfrentam maior risco de várias condições de saúde que podem afetar o cérebro, como hipertensão.”

Etapa tardia e envelhecimento final do cérebro

A última virada ocorre por volta dos 83 anos. Nessa fase, o cérebro passa a depender mais de conexões locais à medida que a conectividade global diminui.

Os pesquisadores tinham menos exames de pessoas nessa faixa etária, mas identificaram um padrão claro de maior dependência de regiões específicas.

“Olhando para trás, muitos de nós sentimos que nossas vidas foram caracterizadas por diferentes fases. Acontece que os cérebros também atravessam essas eras”, afirmou o autor sênior Prof. Duncan Astle, professor de neuroinformática em Cambridge.

Ele acrescentou que muitas condições que afetam atenção, linguagem, memória e comportamento estão ligadas à forma como o cérebro é conectado.

“Entender que a jornada estrutural do cérebro não é uma questão de progressão constante, mas sim de alguns grandes pontos de inflexão, vai nos ajudar a identificar quando e como sua fiação é vulnerável a interrupções”, explicou.

Por que este estudo sobre envelhecimento do cérebro importa

Os resultados indicam que o cérebro segue uma linha do tempo própria, nem sempre alinhada ao que esperamos.

A infância pode terminar mais cedo do que imaginamos. A adolescência pode avançar bem dentro da vida adulta. E as etapas finais da vida podem envolver mudanças mais sutis do que muita gente supõe.

Essas evidências podem ajudar cientistas a compreender quando o cérebro está mais apto a mudar e quando pode precisar de suporte adicional.

À medida que as ferramentas para estudar o cérebro evoluem, pesquisadores podem descobrir ainda mais sobre como essas etapas influenciam aprendizagem, saúde mental e envelhecimento. Por enquanto, este trabalho oferece uma nova forma de enxergar a longa história do cérebro humano.

O estudo completo foi publicado na revista Nature Communications.