Notícia

Mudanças de temperatura no cérebro afetam a atividade neuronal

kjpargeter via Freepik

Fonte

Universidade Yale

Data

terça-feira, 21 fevereiro 2023 12:05

Áreas

Bioeletrônica. Bioengenharia. Biologia. Engenharia Biomédica. Física Médica. Medicina. Neurociências. Neurocirurgia. Psiquiatria. Sistemas de Controle.

Em um artigo publicado recentemente na revista científica Journal of Neural Engineering, pesquisadores descobriram que pequenos aumentos na temperatura que ocorrem durante a estimulação cerebral podem alterar profundamente a atividade cerebral, às vezes com consequências negativas.

O Dr. Steven Schiff, vice-coordenador de saúde global em neurocirurgia da Escola de Medicina da Universidade Yale, nos Estados Unidos, é especialista na intersecção entre engenharia e neurocirurgia, o que lhe dá a base para aplicar os princípios da física aos processos biológicos do cérebro.

Como a atividade nos fios [durante a estimulação cerebral] produz calor, toda estimulação elétrica e magnética do cérebro deposita energia térmica no cérebro. Os pesquisadores teorizaram que dispositivos cerebrais de estimulação elétrica, como a estimulação cerebral profunda, usados em pacientes com epilepsia e doença de Parkinson, devem levar a mudanças de temperatura no cérebro.

As mudanças de temperatura no cérebro também afetam o disparo dos neurônios. Revestindo as membranas das células nervosas existem bombas moleculares que carregam eletricamente as células com energia que elas liberam durante a atividade cerebral. Os pesquisadores conseguiram provar que, se as células são aquecidas mais rapidamente do que as cargas podem se ajustar, elas podem produzir mais ou menos atividade neuronal do que o normal. Mesmo pequenas mudanças na temperatura- inferiores a 1^oC – devido à estimulação elétrica do cérebro, podem levar a mudanças substanciais na atividade neuronal. À medida que os neurônios aquecem, eles podem ficar silenciados. Mas esfriando de volta à temperatura normal, eles podem ficar muito agitados.

“Ver esses efeitos dramáticos na atividade cerebral a partir de pequenas mudanças na temperatura significa que agora precisamos levar em consideração essas pequenas mudanças de temperatura”, disse o professor Steven Schiff, autor principal do estudo. “[O físico James] Joule, há muito tempo, nos ensinou que não há como contornar esse problema. Se você passar corrente elétrica através de pequenos fios condutores para gerar campos elétricos ou magnéticos para estimular o cérebro, você gera calor tanto nos fios quanto no cérebro condutor”.

Este estudo que pode representar uma mudança de paradigma foi apresentado em dezembro de 2022, na reunião da American Epilepsy Society em Washington DC, onde foi recebido com grande interesse.

Ainda não se sabe como essas mudanças de temperatura afetam o paciente e como elas podem ser aproveitadas para melhorar os resultados. Em ambientes clínicos, os cirurgiões observaram anteriormente que um efeito colateral comum ao implantar estimuladores do sistema nervoso é que a atividade do cérebro estimulado geralmente diminui com a estimulação elétrica ou magnética. O artigo aponta para uma forte causa plausível para esse fenômeno. Se isso for verdade, disse o Dr. Steven Schiff, essa descoberta pode ajudar os médicos a calibrar com mais precisão o uso desses dispositivos.

“Este artigo representa um verdadeiro esforço de combinar diferentes modelos de comportamento físico para reexaminar alguns ‘antigos padrões’”, disse o Dr. William Stacey, professor  do Departamento de Neurologia e Engenharia Biomédica da Universidade de Michigan, nos Estados Unidos. “A combinação de modelagem com experimentação inteligente forneceu o resultado muito intrigante e inesperado de que o calor pode suprimir o disparo neural. Talvez este modelo também possa fornecer alguns novos métodos para manipular a atividade neural”, concluiu o professor Stacey.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Yale (em inglês).

Fonte: Jennifer Chen, Universidade Yale. Imagem: kjpargeter via Freepik.

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