Mapeamento do cérebro ajuda a identificar e prever consequências de doença que afeta idosos

Publicado em 20 de novembro de 2023 por Jornal da USP

Ao envelhecer, nosso desempenho intelectual e alguns aspectos do nosso comportamento se alteram. Um dos fatores que levam a esse processo é a doença cerebral de pequenos vasos (DCPV). A chance de ter a condição aumenta com a idade, afetando 5% das pessoas com 50 anos e, teoricamente, a grande maioria das pessoas com mais de 80 anos.

A DCPV causa 25% dos acidentes vasculares cerebrais e contribui para 45% dos casos de demência. Além disso, o quadro cria pequenas lesões que levam a microsangramentos e infartos cerebrais silenciosos, entre outras alterações.

“Ao longo da juventude até chegar ao envelhecimento, é possível promover modificações do nosso estilo de vida de tal forma a evitar que ela ocorra ou, pelo menos, retardar o aparecimento da doença e o comprometimento da saúde cerebral”, avalia o pesquisador Pedro Henrique Rodrigues da Silva, do Departamento de Física da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP) da USP

Ele ganhou o Prêmio Capes de Tese 2023 na área de Medicina II em razão de uma pesquisa que ajuda a entender melhor a relação das redes cerebrais com a cognição e os efeitos causados pela DCPV. O prêmio, concedido pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes), reconhece os trabalhos de doutorado mais originais e relevantes de cada ano.

As lesões pontuais podem ser vistas através de neuroimagens e, portanto, normalmente são associadas à região do cérebro onde ela se encontra. “No entanto, pesquisadores começaram a perceber que o mesmo grupo de pacientes, com a mesma idade, mesmo grau de lesão e no mesmo local apresentava desfechos diferentes, afetando regiões distantes do cérebro”, conta Pedro da Silva.

Isso levou o físico a fazer uma avaliação interdisciplinar dos efeitos desses danos não apenas através das estruturas que conectam os neurônios, os axônios, mas também por conexões previstas por modelos matemáticos, conhecidas como redes funcionais. Além da física e da medicina, o cientista trabalhou com conceitos avançados da química, da computação, da estatística, da psicologia e da biologia.

A ideia foi costurar essas informações e usar a neuroimagem para mapear como uma lesão local, a hiperintensidade de substância branca, afetaria outras áreas do cérebro, como conta o pesquisador. “Enquanto físico médico com foco em neuroimagem, a minha maior contribuição é fazer o melhor uso das ferramentas para mapear e compreender as alterações cerebrais, a sua associação com o desfecho de um grupo de pacientes para, a partir disso, começar a delinear fenótipos e acompanhar intervenções a partir dos marcadores estabelecidos com essas análises.”

Na prática, isso significaria facilitar o diagnóstico, prever o que pode acontecer com um paciente e criar um tratamento mais personalizado.

O pesquisador classifica a DCPV como uma síndrome de desconexão. Isso significa que ela pode afetar diferentes regiões cerebrais ao invés de uma única, onde o pequeno machucado foi encontrado. A perda da ligação entre essas áreas cerebrais pode resultar em problemas de memória e dificuldade no processamento de informações.

Renata Ferranti Leoni, professora do InBrain Lab da FFCLRP que orientou o projeto, esclarece que mais doenças como essa estão aparecendo porque as pessoas hoje vivem mais. “Antigamente não se falava muito desse tipo de doença, como o Alzheimer, porque a nossa expectativa de vida era menor. Então, entender como o cérebro funciona pode ajudar nas prevenções, para que outras pessoas não cheguem a desenvolver essas doenças.”

O tráfego de informações na nossa cabeça

A comunicação entre os neurônios é a base dos nossos pensamentos e comportamentos. Porém, há uma contradição entre as regiões do cérebro que são vistas trabalhando ao realizar uma tarefa e as conexões feitas pelos axônios. “Há regiões que, mesmo não tendo uma ligação estrutural, estão trabalhando sincronizadamente. Elas podem estar trabalhando juntas sem necessariamente estarem ligadas diretamente por axônios”, sugere a professora.

Segundo os modelos matemáticos funcionais, as diferentes áreas do cérebro trabalham em conjunto para processar informações mais rapidamente, como detalha Pedro. “A rede de velocidade de processamento de informação seria composta de oito regiões do cérebro que têm um padrão de conectividade funcional, seja na execução da tarefa ou em repouso. Esses padrões se correlacionam, até certo ponto, com os padrões de conectividade estrutural, porém não totalmente.”

No início de um aprendizado, como a alfabetização e aulas de piano, o cérebro parece uma árvore de Natal. São muitas regiões do cérebro “acesas”, trabalhando muito e gastando bastante energia e, logicamente, demorando para concluir uma tarefa. “Após o aprendizado, essa rede se reorganiza, se especializa e se torna mais eficiente para executar aquela mesma tarefa. Então, não necessariamente a diminuição da atividade é pior”, explica Pedro.

A velocidade é prejudicada com a DCPV porque, ao danificar um ponto específico do cérebro, toda uma rede é afetada. Assim, os padrões funcionais precisam se reorganizar para conseguir voltar a performar a mesma atividade já aprendida.

Desconexão

Nos últimos anos, pesquisadores perceberam que identificar as lesões nos axônios não era suficiente para prever as perdas cognitivas em pacientes.

Enquanto um poderia não apresentar sintomas, outro poderia ter um déficit gravíssimo. O desfecho pode variar de acordo com a estratégia adotada em cada cérebro para compensar uma mesma obstrução.

“Às vezes o cérebro tenta recompensar um condição, mas faz isso de maneira errada, que é negativa. A pessoa até faz, mas sempre tem uns ‘brancos’ ou acontecem coisas inesperadas. Até que chega um ponto em que o cérebro ‘joga a toalha’, porque o esforço foi muito intenso”, complementa o físico.

O pesquisador defende uma mudança de olhar nesses diagnósticos. “Precisamos ir por camadas: identificar a lesão, como ela afeta as redes estruturais, as redes funcionais e como essas redes estão associadas aos testes neuropsicológicos ou testes clínicos aplicados.”

Atualmente, são também consideradas doenças de desconexão a depressão, a ansiedade, a demência e a esquizofrenia. Porém, seriam necessários testes similares aos da pesquisa para confirmar se elas se enquadram nessa classificação pelos mesmos motivos.

Segundo Pedro, estamos no período das “grandes navegações” no cérebro e entender essa organização ajuda a propor tratamentos mais eficazes.

Redes cerebrais

As redes estruturais navegam através das fibras dos axônios, que ligam diferentes regiões do cérebro. Já as redes funcionais viajam por regiões distintas no espaço cerebral, podem ser monitoradas através do fluxo sanguíneo e não correspondem completamente às redes estruturais.

Pedro conta que a rede funcional é um modelo matemático que explica melhor algumas execuções de tarefas e condições clínicas. “A priori, acreditava-se que, ao mapear a estrutura cerebral, ou seja, as fibras de substância branca, seria possível entender o funcionamento do cérebro, correlacionar com as várias medidas de testes neuropsicológicos e associar com as diversas condições clínicas, mas começou-se a perceber que, pelo menos com a neuroimagem que nós temos, esse mapeamento não explicava todos os desfechos clínicos e cognitivos dos pacientes.”

Há uma divergência entre a rede funcional e as conexões estruturais de neurônios. Por isso podemos dizer que a estrutura coloca limites às redes funcionais, mas não as determina completamente.

Entender como uma região influencia ou causa atividade em outra durante uma atividade é interessante para o estudo da DCPV pois pode abrir caminhos para a elaboração de melhores estratégias de diagnóstico, de tratamento e de melhoria na qualidade de vida dos pacientes.

Testes

Na sua pesquisa, Pedro avaliou a conectividade das regiões cerebrais em indivíduos saudáveis e comparou com trabalhos anteriores, realizados com pessoas com DCPV pela Universidade Radboud de Nimega, nos Países Baixos.

Esses estudos indicavam que a quantidade de tempo necessária para processar um conjunto de informações pode ser medida com a aplicação de um teste de substituição de letras por dígitos. “Esses testes conseguem identificar déficits de velocidade de processamento da informação no início da doença”, comenta Renata.

Como as letras e os dígitos são previamente conhecidos, o teste não depende de processos visuais e de memória complexos. Ou seja, isola melhor a velocidade de processamento de outros fatores como a memória e a atenção.

Nesses experimentos, a rede funcional foi observada por ressonância magnética através do fluxo sanguíneo. Quando estimulados a realizar uma tarefa, demandando energia, os neurônios fazem aumentar o fluxo de oxigênio fornecido pelos vasos.

Além da colaboração dos neerlandeses, o pesquisador contou com a colaboração de radiologistas e neuropsicólogos do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (HCFMRP).

Mais informações: e-mails pedrojoanabrit@usp.br, com Pedro Henrique Rodrigues da Silva, e leonirf@usp.br, com Renata Ferranti Leoni

*Estagiário sob orientação de Fabiana Mariz

**Estagiárias sob supervisão de Moisés Dorado

FONTE: Jornal da USP

Cérebro é capaz de filtrar emoções positivas e negativas durante o sono

Publicado em 3 de junho de 2022 por Jornal da USP

Em estudo conduzido em ratos, pesquisadores do Departamento de Neurologia da Universidade de Berna, na Suíça, identificaram como o cérebro faz a triagem das emoções durante o sono.

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Todos sabemos que uma boa noite de sono é essencial para manter nosso corpo e mente em bom estado. Mas como exatamente dormir afeta nossas emoções e memórias ainda é assunto de investigação por cientistas.

Em um estudo publicado na revista Science, pesquisadores do Departamento de Neurologia da Universidade de Berna, na Suíça, identificaram, em ratos, como o cérebro faz a triagem das emoções durante o sono. Os cientistas analisaram especificamente a fase do sono em que nós sonhamos. De acordo com o trabalho, é nesse momento que o cérebro consolida o armazenamento de emoções positivas ao mesmo tempo em ele amortece a consolidação das negativas.

Para o professor Alan Luiz Eckeli, do Departamento de Neurociências e Ciências do Comportamento da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (FMRP) da USP, estudos como esse são mais uma peça do quebra-cabeça que busca compreender o processo complexo que envolve a retenção de memórias. “Essa retenção está relacionada a diversas áreas anatômicas, por isso, é importante sabermos de que maneira a consolidação da memória é mediada pelo processo biológico de sono”, destaca ele.

Especialista em Medicina do Sono, Eckeli explica que o estudo dos pesquisadores suíços se concentrou especificamente no sono de movimento rápido dos olhos, o sono REM. “Ele é um estado de sono único durante o qual a maioria dos sonhos ocorre em conjunto com conteúdos emocionais intensos”, reforça. Como e por que essas emoções são ativadas é que não está claro.

Durante o trabalho, os pesquisadores primeiro condicionaram os camundongos a reconhecer estímulos auditivos associados à segurança e outros associados ao perigo, também chamados de estímulos aversivos. A atividade dos neurônios no cérebro de camundongos foi então registrada durante os ciclos de sono vigília. Foi então que eles conseguiram mapear diferentes áreas e determinar como as memórias emocionais são transformadas durante o sono REM.

“O sono REM possui bastante conteúdo onírico, que envolve realismo fantástico, vários personagens, e isso gera curiosidade, mas todos os tipos de sono são importantes”, aponta o professor ao destacar que observar, fisiologicamente, como o sono influencia os gastos energéticos e metabólicos é alvo de diversos estudos da área.

Para compreender melhor o resultado do estudo europeu, é preciso lembrar que os neurônios são compostos de um corpo celular (que chamamos de “soma”) que integra informações provenientes dos dendritos (as entradas) e envia sinais para outros neurônios por meio de seus axônios (as saídas). Os resultados obtidos pela pesquisa mostraram que os somas celulares são mantidos em silêncio enquanto seus dendritos são ativados.

O professor esclarece que, de forma simplificada, o que se descobriu é que o cérebro favorece a discriminação de segurança versus perigo nos dendritos, mas bloqueia a reação exagerada à emoção, em particular ao perigo.

A partir da descoberta feita em ratos, futuramente, será possível aplicá-la em humanos, moderando o sono “até mesmo farmacologicamente. E essa modulação poderá ser utilizada para tratar condições clínicas como transtornos pós-traumáticos ou mesmo algo mais simples, como casos de transtorno do pesadelo, por exemplo”, finaliza Eckeli.

Por Denis Pacheco

Fonte: Jornal da USP

Estudo identifica substância que pode conter avanço de Parkinson

Publicado em 9 de maio de 2022 por Agência Brasil

Pesquisadores da Universidade de São Paulo (USP) identificaram substância capaz de barrar o avanço da doença de Parkinson. A AG-490, constituída à base da molécula tirfostina, foi testada em camundongos e impediu 60% da morte celular. Ela inibiu um dos canais de entrada de cálcio nas células do cérebro, um dos mecanismos pelos quais a doença causa a morte de neurônios. Não há cura para o Parkinson, apenas controle dos sintomas.

“Estamos sugerindo que é esse composto que pode um dia, depois de muita pesquisa, que inclusive estamos continuando, ser usado na medicina humana”, explica o professor Luiz Roberto Britto, que coordena o projeto em conjunto com pesquisadores do Instituto de Química da USP e da Universidade de Toronto, no Canadá. Os resultados foram publicados na revista Molecular Neurobiology.

A doença de Parkinson é caracterizada pela morte precoce ou degeneração das células da região responsável pela produção de dopamina, um neurotransmissor. A ausência ou diminuição da dopamina afeta o sistema motor, causando tremores, lentidão de movimentos, rigidez muscular, desequilíbrio, além de alterações na fala e na escrita. A doença pode provocar também alterações gastrointestinais, respiratórias e psiquiátricas.

“A doença é progressiva, os neurônios continuam morrendo, esse é o grande problema. Morrem no começo 10%, depois 20%, mais um pouco, aliás o diagnóstico só é feito praticamente quando morrem mais de 60% naquela região específica do cérebro”, explica Britto. A identificação dessa substância pode estabilizar a doença em certo nível. “Não seria ainda a cura, mas seria, pelo menos, impedir que ela avance ao longo dos anos e fique cada vez mais complicado. O indivíduo acaba morrendo depois por complicações desses quadros.”

Substância

Britto explica que a AG-490 é uma substância sintética já conhecida da bioquímica. A inspiração para o trabalho veio de um modelo aplicado no Canadá, que mostrou que a substância teve efeito protetor em AVC, também em estudos com animais. Ele acrescenta que não são conhecidos ao certo os mecanismos que causam a doença, mas há alguns que favorecem a morte de neurônios. “Acúmulo de radicais livres, inflamação no sistema nervoso, erros em algumas proteínas e excesso de entrada de cálcio nas células”, cita.

O estudo, portanto, começou a investigar esse canal de entrada de cálcio que se chama TRPM2. Pode-se concluir, com a pesquisa, que quando o canal é bloqueado, a degeneração de neurônios, especificamente nas regiões onde eles são mortos pela doença, diminuiu bastante. “A ideia é que, talvez, se bloquearmos esses canais com a substância, ou outras que apareçam, poderemos conseguir, pelo menos, evitar a progressão da doença depois que ela se instala”, diz o pesquisador.

As análises seguem e agora um dos primeiros passos é saber como a substância se comporta com uma aplicação posterior à toxina que induz à doença. Britto explica que no modelo utilizado, a toxina e o composto foram aplicados quase simultaneamente. Os pesquisadores querem saber ainda se o composto administrado dias depois da toxina levará à proteção dos neurônios.

“Outra coisa que a gente precisa fazer, e já conseguiu os animais para isso, é usar um modelo de camundongo geneticamente modificado, que não tem esse canal TRTM2. Esperamos que os animais que não têm, geneticamente, esses canais para cálcio, sejam teoricamente mais resistentes a esse modelo de doença de Parkinson”, acrescenta.

Também será necessário avaliar possíveis efeitos colaterais. “Esses canais de cálcio estão em muitos lugares do sistema nervoso e fora do sistema nervoso também. Bloqueando os canais, pode ser que se tenha alguma repercussão em outros lugares. Precisamos avaliar isso”. As análises seguem com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo e do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

FONTE: Agência Brasil

Jogos de passatempo potencializam a saúde cerebral

Publicado em 29 de março de 2022 por Jornal da USP

No início de 2022, a internet foi dominada por postagens misteriosas de jogos que exibiam sequências de blocos verdes, amarelos e pretos. Tais publicações permitiam que os usuários de redes sociais compartilhassem sua pontuação no Wordle, jogo viral de adivinhação de palavras, sem dar um spoiler para aqueles que ainda não haviam completado o desafio diário.

Criado por Josh Wardle, o Wordle – cujo título é um trocadilho que combina o sobrenome do autor e o termo em inglês word, que significa palavra – é um quebra-cabeça on-line que propõe ao jogador descobrir uma palavra secreta de cinco letras por dia, em até seis tentativas. O sucesso do passatempo foi tanto que logo surgiram versões em português, como os jogos Term.ooo e Letreco, que funcionam da mesma maneira.

Estímulo ao cérebro

Segundo Sonia Maria Dozzi Brucki, neurologista no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP, além de oferecer uma divertida distração, jogos como o Wordle podem auxiliar na formação de novos neurônios, as células responsáveis pela transmissão dos impulsos nervosos cerebrais. “Qualquer tipo de atividade intelectual fará com que você crie novas sinapses”, diz a médica.

A cada partida, o jogador precisa desenvolver uma nova linha de raciocínio, o que estimula a neurogênese em áreas cerebrais diversas. Dessa forma, mesmo jogos baseados na repetição, como o próprio Wordle, que apresenta aos jogadores um mesmo desafio diariamente – a única mudança é a palavra que deve ser encontrada –, são benéficos para a amplificação das sinapses.

Outros fatores cotidianos também podem potencializar o funcionamento cerebral: Sonia indica aliar as atividades intelectuais à atividade física, social e também a uma alimentação adequada e saudável. “Uma boa alimentação é aquela que tem pouca carne vermelha e derivados lácteos, mas muitos peixes, nozes, verduras, legumes e azeites”, explica. O controle de doenças, como a diabete, hipertensão e alterações no colesterol também é um aspecto importante para a boa manutenção dos neurônios. “Além disso, é fundamental tratar a depressão, se a pessoa tiver; corrigir alterações sensoriais como distúrbios auditivos e visuais e também não fumar, porque o cigarro é deletério para a circulação sanguínea”, continua a neurologista.

Jogos aliados à saúde

Não há passatempos mais ou menos recomendados para a conservação da saúde do cérebro: a atividade deve ser escolhida com base em preferências individuais. Jogos, leitura, escuta de música, jardinagem, estudo de outras línguas e até mesmo faxinas são exercícios que podem contribuir para a vitalidade encefálica. “Uma atividade interessante, também, e que estimula o convívio social, são os jogos de cartas e de tabuleiro. Há uma infinidade enorme [de jogos do tipo]. Mas o importante é que a pessoa faça tudo com alegria, com bom humor, com felicidade, não adianta querer que alguém realize uma atividade sem ter vontade alguma”, finaliza Sonia.