O sistema de tempo oculto que molda a forma como você pensa

Um novo estudo da Rutgers Health, publicado em Comunicações da Naturezaexplora como o cérebro reúne esses sinais rápidos e lentos. A pesquisa se concentra em como as redes de conexões da substância branca permitem que diferentes regiões do cérebro se comuniquem, apoiando o pensamento, a tomada de decisões e o comportamento.

Regiões cerebrais funcionam em diferentes relógios internos

Nem todas as partes do cérebro processam informações da mesma maneira ou no mesmo ritmo. Cada região opera em uma janela de tempo característica, conhecida como escalas de tempo neurais intrínsecas, ou INTs, para abreviar. Essas escalas de tempo refletem quanto tempo uma região retém informações antes de passar para o próximo sinal.

“Para afectar o nosso ambiente através da acção, os nossos cérebros devem combinar informações processadas em diferentes escalas de tempo”, disse Linden Parkes, professor assistente de psiquiatria na Rutgers Health e autor sénior do estudo. “O cérebro consegue isso aproveitando a conectividade da sua substância branca para compartilhar informações entre regiões, e esta integração é crucial para o comportamento humano”.

Mapeando a conectividade cerebral em quase 1.000 pessoas

Para entender como funciona essa integração, Parkes e seus colegas examinaram dados de imagens cerebrais de 960 indivíduos. Usando essas informações, eles criaram mapas detalhados das conexões cerebrais de cada pessoa, conhecidos como conectomas. A equipe então aplicou modelos matemáticos que descrevem como sistemas complexos evoluem ao longo do tempo para rastrear como a informação se move através dessas redes.

“Nosso trabalho investiga os mecanismos subjacentes a esse processo em humanos, modelando diretamente os INTs das regiões a partir de sua conectividade”, disse Parkes, membro central do Rutgers Brain Health Institute e do Center for Advanced Human Brain Imaging Research. “Isso estabelece uma ligação direta entre como as regiões do cérebro processam informações localmente e como esse processamento é compartilhado por todo o cérebro para produzir comportamento”.

Por que as diferenças de tempo são importantes para a cognição

Os pesquisadores descobriram que a forma como as escalas de tempo neurais são organizadas no córtex cerebral desempenha um papel fundamental na eficiência com que o cérebro muda entre padrões de atividade em grande escala ligados ao comportamento. Esta organização do tempo não era a mesma para todos.

“Descobrimos que as diferenças na forma como o cérebro processa a informação a diferentes velocidades ajudam a explicar porque é que as pessoas variam nas suas capacidades cognitivas”, disse Parkes.

O estudo também mostrou que esses padrões de tempo estão ligados a características genéticas, moleculares e celulares do tecido cerebral, vinculando as descobertas a processos biológicos básicos. Ligações semelhantes foram observadas no cérebro do rato, sugerindo que estes mecanismos são partilhados entre espécies.

“Nosso trabalho destaca uma ligação fundamental entre a conectividade da substância branca do cérebro e suas propriedades computacionais locais”, disse Parkes. “Pessoas cuja fiação cerebral combina melhor com a forma como diferentes regiões lidam com informações rápidas e lentas tendem a apresentar maior capacidade cognitiva”.

Implicações para a pesquisa em saúde mental

Com base nestes resultados, a equipa de investigação está agora a aplicar a mesma abordagem a condições neuropsiquiátricas, como esquizofrenia, perturbação bipolar e depressão. O objetivo é compreender como as mudanças na conectividade cerebral podem perturbar a forma como a informação é processada ao longo do tempo.

O estudo foi conduzido em colaboração com Avram Holmes, professor associado de psiquiatria e membro principal do Rutgers Brain Health Institute e do Center for Advanced Human Brain Imaging Research, juntamente com os pesquisadores de pós-doutorado Ahmad Beyh e Amber Howell, bem como Jason Z. Kim da Universidade Cornell.