Dinâmica cerebral intra-regional ligada a características específicas de cada pessoa

As pessoas podem pensar, comportar-se e funcionar de maneira muito diferente. Sabe-se que essas diferenças observadas são o resultado de interações complexas entre genética, processos neurobiológicos e experiências de vida.

Compreender os fatores subjacentes às diferenças individuais no comportamento, na cognição e na saúde mental é um objetivo fundamental de numerosos estudos de psicologia e ciências comportamentais. Uma abordagem para explorar esses fatores envolve examinar padrões de atividade cerebral que surgem espontaneamente quando os indivíduos estão acordados, mas não envolvidos em nenhuma tarefa.

Pesquisas anteriores destinadas a descobrir padrões de atividade cerebral específicos de cada indivíduo analisaram principalmente as flutuações neurais que indicam comunicação ou acoplamento entre regiões cerebrais distantes. Em contraste, muito poucos estudos se concentraram na dinâmica neural intra-regional (isto é, flutuações que ocorrem dentro de regiões cerebrais individuais ao longo do tempo).

Pesquisadores da Universidade Normal de Pequim, da Academia Chinesa de Ciências e de outros institutos realizaram recentemente um estudo com o objetivo de descobrir a dinâmica neural intra-regional que pudesse capturar aspectos do comportamento ou da cognição que são únicos para cada pessoa.

O papel deles, publicado em Natureza Comportamento Humanoidentifica padrões específicos de atividade cerebral intrarregional que predizem tendências de uso de substâncias e outros que predizem a capacidade cognitiva geral.

“A atividade cerebral espontânea é fundamental para a compreensão da base neural das diferenças interindividuais, tornando a sua caracterização central para estudos de associação em todo o cérebro”, escreveram Xiaohan Tian, ​​​​Yingjie Peng e seus colegas no artigo.

“Embora os padrões de acoplamento inter-regional tenham sido extensivamente estudados, a dinâmica intra-regional permanece em grande parte inexplorada. Analisando dados de quatro coortes de neuroimagem, extraímos cerca de 5.000 características de séries temporais de sinais hemodinâmicos em estado de repouso em 271 regiões do cérebro, oferecendo uma caracterização abrangente da dinâmica intra-regional.”

Extraindo códigos de barras neurais de mais de 30.000 cérebros

Como parte de seu estudo, Tian, ​​Peng e seus colegas analisaram varreduras cerebrais de quatro grandes conjuntos de dados disponíveis publicamente, que foram coletados enquanto os indivíduos estavam acordados, mas em estado de repouso. Coletivamente, eles analisaram imagens cerebrais de 30.148 pessoas com idades entre 8 e 82 anos.

Eles dividiram o cérebro em 271 regiões e então usaram ferramentas de extração de características para derivar descritores de como a atividade de cada região mudou ao longo do tempo. Em última análise, eles conseguiram identificar características que permaneceram estáveis ​​no cérebro de cada indivíduo, formando o que chamam de “código de barras neural”.

“Identificamos um subconjunto confiável que serve como um ‘código de barras específico do indivíduo’, “capturando dimensões dinâmicas multifacetadas que refletem de forma estável a variação interindividual entre conjuntos de dados, “escreveram os autores.” Esses códigos de barras vinculavam autocorrelações não lineares em regiões unimodais a características de uso de substâncias e dinâmica de passeio aleatório em redes de ordem superior a habilidades cognitivas gerais. É importante ressaltar que essas associações cérebro-comportamento se generalizaram ao longo dos estágios da vida e das populações, com o uso de substâncias mostrando variação específica da idade e a cognição exibindo padrões consistentes entre faixas etárias”.

Curiosamente, os investigadores descobriram que os sinais cerebrais que seguem padrões não lineares específicos em regiões cerebrais que processam sinais sensoriais eram preditores de tendências de consumo de substâncias. Além disso, descobriu-se que sinais que mudam lenta e gradualmente nas regiões do cérebro que apoiam a tomada de decisões, o raciocínio e a memória estão ligados a melhores capacidades mentais globais.

A ligação entre ‘códigos de barras’ neurais, comportamento e cognição

O trabalho recente destes investigadores mostra que os padrões de actividade dentro de regiões cerebrais individuais podem ser indicadores das tendências e características comportamentais das pessoas. No futuro, outros neurocientistas e cientistas comportamentais poderão aproveitar as descobertas da equipe e conduzir outros estudos usando métodos semelhantes.

Esses esforços poderiam oferecer informações valiosas e generalizáveis ​​sobre os fundamentos biológicos das habilidades, características e comportamentos cognitivos específicos de cada pessoa. Esta percepção poderia, por sua vez, revelar-se útil para avaliar a vulnerabilidade das pessoas a perturbações de saúde mental específicas ou para conceber intervenções destinadas a alterar padrões comportamentais inúteis.

“Este trabalho avança estudos de associação generalizáveis ​​e em larga escala em todo o cérebro, destacando o potencial da dinâmica intra-regional”, escreveram os autores.

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