Um mapa inovador revela como o cérebro realmente funciona

Estudos anteriores identificaram ligações entre a conectividade cerebral e certas funções mentais, como a percepção ou o comportamento social. No entanto, este novo trabalho expande essa compreensão para todo o cérebro. Ele fornece o que os pesquisadores descrevem como uma “visão panorâmica” de como a estrutura e a função se encaixam, disse a autora principal Kelly Hiersche, 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”, explicou Hiersche.

“Impressões digitais” de conectividade única no cérebro

Segundo a equipe, os resultados revelam uma imagem detalhada da “impressão digital de conectividade” de cada região do cérebro.

“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.

O autor sênior David Osher, professor assistente de psicologia na Universidade Estadual de Ohio, acrescentou que essas impressões digitais permitem aos cientistas determinar a função de uma região examinando suas conexões. “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.

O estudo foi publicado na revista Neurociência de Rede.

Para descobrir essas relações, os pesquisadores usaram dados do Projeto Conectoma Humano, que inclui exames de ressonância magnética do cérebro de 1.018 participantes. Essas varreduras revelam como as regiões do cérebro se comunicam entre si.

A equipe então recorreu ao NeuroQuery, uma ferramenta de meta-análise online que fornece mapas cerebrais para vários processos cognitivos. A ferramenta prevê padrões de atividade cerebral em 33 tarefas mentais diferentes, incluindo fala, tomada de decisões, ouvir música e reconhecer rostos.

Ao combinar os dados do NeuroQuery com seus modelos de conectividade, os pesquisadores criaram estruturas computacionais que vinculam o modo como o cérebro está conectado ao modo como ele funciona.

A conectividade prevê pensamento e ação

A análise revelou uma ligação forte e consistente entre a fiação do cérebro e a sua atividade em todas as regiões e domínios cognitivos. Em essência, o padrão de conectividade de uma região poderia prever se esta estaria activa – ou inactiva – durante uma vasta gama de actividades mentais, desde conversas ao reconhecimento visual e à tomada de decisões.

“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 todas as regiões do cérebro mostrassem esta estreita relação conectividade-função, o efeito foi especialmente pronunciado em áreas ligadas a processos de nível superior, como memória e função executiva.

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

Estabelecendo uma base para pesquisas futuras

Um resultado importante do estudo é que esta perspectiva do cérebro inteiro fornece um modelo de referência sobre como os cérebros saudáveis ​​de adultos jovens normalmente funcionam, disse Hiersche.

Os investigadores podem agora usar esta linha de base para comparar os cérebros de pessoas com condições neurológicas ou psiquiátricas e identificar como a sua conectividade e função diferem.

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