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Cientistas mapeiam o rápido crescimento e o lento declínio do cérebro humano ao longo da vida

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Fonte

Universidade de Cambridge

Data

domingo, 10 abril 2022 15:35

Áreas

Ciência de Dados. Física Médica. Imagens e Diagnóstico. Medicina. Modelagem Matemática. Neurociências. Psiquiatria. Saúde Pública.

Uma equipe internacional de pesquisadores criou uma série de gráficos cerebrais que abrangem toda a vida – de um feto de 15 semanas a um adulto de 100 anos – que mostram como o cérebro se expande rapidamente no início da vida e ‘encolhe’ lentamente à medida que envelhecemos.

Os gráficos são o resultado de um projeto de pesquisa que abrange seis continentes e reúne possivelmente os maiores conjuntos de dados de ressonância magnética já agregados – quase 125.000 exames cerebrais de mais de 100 estudos diferentes. Embora não sejam atualmente destinados ao uso clínico, a equipe espera que os gráficos se tornem uma ferramenta clínica de rotina semelhante à forma como os gráficos de crescimento pediátricos padronizados são usados.

Os gráficos de crescimento têm sido a base da saúde pediátrica há mais de 200 anos e são usados de forma onipresente nas clínicas para ajudar a monitorar o crescimento e o desenvolvimento das crianças em comparação com seus pares. Um gráfico de crescimento típico pode representar a idade no eixo horizontal versus a altura no eixo vertical, mas em vez de ser uma única linha, ele mostrará um intervalo que reflete a variabilidade natural de altura, peso ou circunferência da cabeça.

Porém, não há gráficos de referência análogos para medir as mudanças relacionadas à idade no cérebro humano. A falta de ferramentas para avaliação padronizada do desenvolvimento cerebral e do envelhecimento é particularmente relevante para o estudo dos transtornos psiquiátricos, onde as diferenças entre as condições e a heterogeneidade dentro delas demandam instrumentos que possam dizer algo significativo sobre um único indivíduo da mesma forma que o fazem os prontuários de referência clínica, e em condições como a doença de Alzheimer, que causam degeneração do tecido cerebral e declínio cognitivo.

O estudo, publicado na revista científica Nature, é um grande passo para preencher essa lacuna. Ao contrário dos gráficos de crescimento pediátricos, o BrainChart – publicado no site de acesso aberto brainchart.io – cobre toda a vida, desde o desenvolvimento no útero até a velhice, e visa criar uma linguagem comum para descrever a variabilidade no desenvolvimento e maturação do cérebro.

Os gráficos cerebrais permitiram que os pesquisadores confirmassem – e, em alguns casos, mostrassem pela primeira vez – marcos de desenvolvimento que antes eram apenas hipotetizados, como em que idade as principais classes de tecidos do cérebro atingem o volume máximo e quando regiões específicas do cérebro atingem a maturidade.

“Isso nos permitiu medir as mudanças muito precoces e rápidas que estão acontecendo no cérebro e o declínio longo e lento à medida que envelhecemos”.

Entre os principais marcos observados pela equipe estão:

• O volume de matéria cinzenta (células cerebrais) aumenta rapidamente a partir da metade da gestação, atingindo o pico pouco antes dos seis anos de idade. Em seguida, começa a diminuir lentamente.
• O volume de substância branca (conexões cerebrais) também aumenta rapidamente desde o meio da gestação até a primeira infância e atinge o pico pouco antes dos 29 anos de idade.
• O declínio no volume de matéria branca começa a acelerar após 50 anos.
• O volume de matéria cinzenta no subcórtex (que controla as funções corporais e o comportamento básico) atinge o pico na adolescência aos 14 anos e meio de idade.

Embora os gráficos cerebrais já sejam úteis para a pesquisa, em longo prazo, a equipe pretende que eles sejam usados como uma ferramenta clínica. Os conjuntos de dados já têm cerca de 165 rótulos diagnósticos diferentes, o que significa que os pesquisadores podem ver como o cérebro difere em condições como na doença de Alzheimer.

A doença de Alzheimer causa neurodegeneração e perda de tecido cerebral, de modo que as pessoas afetadas pela doença provavelmente terão um volume cerebral reduzido em comparação com seus pares. Da mesma forma que alguns adultos saudáveis são mais altos que outros, há variabilidade no tamanho do cérebro – em outras palavras, um cérebro um pouco menor não indica necessariamente que há algo errado.

No entanto, como é evidente nos gráficos cerebrais, embora o tamanho do cérebro diminua naturalmente com a idade, isso acontece muito mais rápido em pacientes com Alzheimer.

O Dr. Richard Bethlehem, professor do Departamento de Psiquiatria da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, explicou: “Ainda estamos em um estágio extremamente inicial com nossos gráficos cerebrais, mostrando que é possível criar essas ferramentas reunindo grandes conjuntos de dados. Os gráficos já estão começando a fornecer insights interessantes sobre o desenvolvimento do cérebro, e nossa ambição é que, no futuro, à medida que integrarmos mais conjuntos de dados e refinarmos os gráficos, eles possam eventualmente se tornar parte da prática clínica de rotina”.

Além disso, a equipe espera tornar os gráficos cerebrais mais representativos de toda a população, apontando para a necessidade de mais dados de ressonância magnética cerebral em grupos socioeconômicos e étnicos anteriormente sub-representados.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

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

Fonte: Craig Brierley, Universidade de Cambridge. Imagem: Getty Images.

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