Uma ‘visão panorâmica’ de como o cérebro humano funciona

Um novo estudo fornece a melhor evidência até o momento de que os padrões de conexão entre várias partes do cérebro humano podem informar aos cientistas as funções especializadas de cada região.

Pesquisas anteriores mostraram a relação entre conectividade e função cerebral para apenas uma ou algumas funções, como percepção ou interações sociais.

Mas este estudo vai além, fornecendo uma “visão panorâmica” de todo o cérebro e de suas muitas funções, disse Kelly Hiersche, principal autora do estudo e estudante de doutorado em psicologia na Universidade Estadual de Ohio.

“Encontramos evidências que sugerem que a conectividade é um princípio organizacional fundamental que rege a função cerebral, o que tem implicações para a compreensão do que acontece quando as coisas correm mal no cérebro”, disse Hiersche.

As descobertas dão aos cientistas uma imagem melhor da “impressão digital da conectividade” de regiões específicas do cérebro humano.

“Assim como a impressão digital de cada pessoa é única, descobrimos que diferentes regiões do cérebro têm impressões digitais de conectividade que identificam exclusivamente com base na função mental que desempenham”, disse o co-autor Zeynep Saygin, professor associado de psicologia na Universidade Estadual de Ohio.

Portanto, os cientistas podem usar impressões digitais de conectividade específicas para inferir a função dessa região, disse o autor sênior David Osher, professor assistente de psicologia no estado de Ohio.

“Nossas descobertas nos ajudam a compreender o padrão de conectividade que torna uma área de linguagem única, por exemplo, e o que a torna diferente das áreas adjacentes do cérebro”, disse Osher.

As descobertas foram publicadas recentemente na revista Neurociência de Rede.

Os pesquisadores usaram dados do Projeto Conectoma Humano, que incluiu 1.018 indivíduos cujos cérebros foram escaneados em uma ressonância magnética para examinar os padrões de conectividade em seus cérebros.

Eles então usaram o NeuroQuery, uma ferramenta de meta-análise online que fornece um mapa cerebral para qualquer processo cognitivo, que reflete como o cérebro de uma pessoa seria ativado em 33 processos cognitivos, incluindo fala, tomada de decisão, audição de música e percepção facial. Em seguida, Hiersche e colegas construíram modelos computacionais que vinculam os dados de conectividade aos resultados meta-analíticos do NeuroQuery.

Os resultados mostraram uma correlação consistente e robusta entre conectividade e função em todo o cérebro e em domínios cognitivos. Por outras palavras, os investigadores constataram que padrões específicos de conectividade poderiam prever se uma parte do cérebro estaria ou não ativa – e inativa – em muitas tarefas, seja olhar para um rosto, falar ou tomar uma decisão.

“Isso apoia uma hipótese amplamente difundida entre os neurocientistas, de que a conectividade cerebral determina a função cerebral, mas isso não foi explicitamente demonstrado até agora, e não em uma gama tão grande de domínios cognitivos”, disse Osher.

Embora todos os domínios cognitivos e regiões cerebrais mostrassem uma estreita relação entre conectividade e ativação, os investigadores encontraram algo interessante. As conexões mais estreitas estavam nas habilidades de nível superior, como função executiva e memória, em contraste com as habilidades sensoriais ou sociais, disse Hiersche.

“Essas habilidades de nível superior levam muitos anos para se desenvolverem nas pessoas, muito mais tempo do que as habilidades sensoriais ou sociais”, disse ela.

“Pode ser que, à medida que você usa continuamente essas regiões do cérebro para que elas se desenvolvam, isso resulte nesta ligação muito estreita entre conectividade e função para essas habilidades de ordem superior”.

Uma grande contribuição deste estudo é que, devido à visão panorâmica do cérebro, ele pode dar aos cientistas uma base de como o cérebro normal funciona em adultos jovens, disse Hiersche.

Isto permitirá aos investigadores estudar pessoas com várias doenças ou condições e ver como as suas funções cerebrais e conectividade diferem do que foi encontrado neste trabalho, disse ela.

“Saber que a conectividade é um princípio organizacional geral da função cerebral em todo o cérebro fornece uma base para trabalhos futuros nesta área”.