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De acordo com as gravações analisadas da atividade cerebral de voluntários ao longo de uma semana, nossos cérebros existem em um estado entre a estabilidade e o caos e assim nos ajudam a entender o mundo ao nosso redor. Quando deixamos de ler um livro para conversar com um amigo, por exemplo, nossos cérebros mudam de um estado semi-estável para outro, mas somente após passar caoticamente por vários outros em um padrão que parece completamente aleatório.
Compreender como nossos cérebros restauram algum grau de estabilidade após o caos pode nos ajudar a descobrir como tratar distúrbios em qualquer um dos extremos desse espectro. Muito caos é provavelmente o que acontece quando uma pessoa tem uma convulsão, enquanto muita estabilidade pode deixar uma pessoa em coma, dizem os neurocientistas por trás do trabalho.
Uma melhor compreensão do que está acontecendo pode um dia nos permitir usar a estimulação cerebral para levar o cérebro a um ponto ideal entre os extremos.
Uma semana no cérebro
Técnicas de diagnóstico por imagem revelaram muito sobre como o cérebro funciona, mas ainda há muito o que aprender fazendo uma pessoa ficar imóvel em um scanner cerebral por meia hora. Avniel Ghuman e Maxwell Wang, da Universidade de Pittsburgh (EUA), queriam saber o que aconteceria a longo prazo no cérebro humano. Afinal, os sintomas de muitos distúrbios neurológicos podem se desenvolver em questão de horas ou dias, diz Wang. Para ter uma ideia melhor do que poderia estar acontecendo, a dupla desenvolveu um experimento que os permitiria observar a atividade cerebral por cerca de uma semana.
Ghuman, Wang e seus colegas se voltaram para pessoas que estavam passando por cirurgia cerebral para epilepsia. Algumas pessoas com epilepsia grave ou incurável optam por remover cirurgicamente as pequenas partes do cérebro que desencadeiam as convulsões. Antes de qualquer operação, eles podem chegar a ter eletrodos implantados em seus cérebros por uma semana ou mais. Durante esse tempo, esses eletrodos monitoram a atividade cerebral para ajudar os cirurgiões a identificar onde suas convulsões começam e exatamente qual parte do cérebro deve ser removida.
Os pesquisadores recrutaram 20 desses indivíduos para serem voluntários em seu estudo. Cada pessoa teve de 10 a 15 eletrodos implantados por algo entre três e 12 dias.
A dupla coletou gravações dos eletrodos durante todo o período. Os voluntários estavam todos no hospital enquanto eram monitorados, mas ainda faziam coisas cotidianas como comer, conversar com amigos, assistir TV ou ler livros. “Sabemos muito pouco sobre o que o cérebro faz durante esses comportamentos reais e naturais em um cenário do mundo real”, diz Ghuman.
No limiar do caos
A equipe encontrou alguns padrões surpreendentes na atividade cerebral ao longo da semana. Redes cerebrais específicas pareciam se comunicar entre si no que parecia ser uma “dança”, com uma região parecendo “ouvir” enquanto a outra “falava”, dizem os pesquisadores, que apresentaram suas descobertas no encontro anual da Society for Neuroscience em San Diego (EUA) no ano passado.
E enquanto os cérebros dos voluntários pareciam passar entre diferentes estados ao longo do tempo, eles o faziam de maneira curiosa. Em vez de simplesmente passar de um padrão de atividade para outro, seus cérebros pareciam passar entre vários outros estados intermediários, aparentemente de forma aleatória. À medida que o cérebro muda de um estado semi-estável para outro, ele parece abraçar o caos.
Faz sentido, diz Rick Adams, psiquiatra e neurocientista da University College London (Reino Unido), que não esteve envolvido no trabalho. “Provavelmente não existe um nódulo central que diga ao resto do cérebro o que fazer”, diz ele. “É como sacudir um globo de neve. Você introduz alguma variação aleatória e confia que, se passar por várias configurações, a ideal aparecerá de alguma forma”.
“Há estados estáveis e há transições imprevisíveis e voláteis”, diz Hayriye Cagnan, neurocientista da Universidade de Oxford (Reino Unido), que não participou da pesquisa. Se pudermos descobrir o padrão associado a um cérebro saudável, poderemos usar a estimulação elétrica para tratar distúrbios neurológicos, diz ela.
É isso que Ghuman espera. Padrões saudáveis de atividade cerebral estão “em algum lugar no limiar entre a ordem e a desordem”, diz ele. “Este pode ser um lugar ideal para o cérebro se estar”.
Os resultados ainda não nos dizem como seria um cérebro saudável funcionando em um ambiente natural. Afinal, todos os voluntários estavam no hospital, esperando por uma cirurgia no cérebro para tratar suas convulsões graves. Mas a equipe espera que o estudo forneça o primeiro passo para descobrir isso.
Ele também pode nos ajudar a desenvolver tratamentos melhores para a epilepsia. Algumas pessoas optam por ter eletrodos implantados em seus cérebros que detectam quando uma convulsão está começando para que um pulso de eletricidade seja enviado para detê-la. No entanto, esses dispositivos não são perfeitos. Eles podem funcionar melhor se forem desenvolvidos para reconhecer essas transições caóticas e empurrar o cérebro para um lugar entre o caos e a estabilidade, sugere Kelly Bijanki, neurocientista do Baylor College of Medicine em Houston, Texas (EUA).
No futuro, Ghuman e Wang esperam usar a mesma abordagem para descobrir o que acontece no cérebro das crianças e se isso difere da atividade observada nos adultos. Eles também esperam aprender mais sobre como nossos cérebros mudam ao longo de um dia ou uma semana, e como isso está ligado aos ciclos circadianos de nosso corpo.
Em comentário feito a pedido da MIT Technology Review Brasil, a neurologista e coordenadora do Programa de Especialidades Clínicas do Hospital Israelita Albert Einstein, Polyana Piza, avalia que o uso da estimulação magnética transcraniana (EMT) em busca de avanços na compreensão da atividade cerebral é promissor.
“A modulação inter-hemisférica através do corpo caloso descoberta a partir da medição da excitabilidade cortical por meio da estimulação magnética transcraniana é outra janela de oportunidade para se entender a maneira como o cérebro se comporta mediante estímulos externos e internos, modificando sua capacidade de excitação e inibição na busca de um equilíbrio químico e elétrico”, afirma.
MIT Technology Review
