É um dos órgãos mais fascinantes e, ao mesmo tempo, mais misteriosos do nosso corpo – o cérebro. Processa as impressões sensoriais, controla o nosso corpo, armazena informações e molda a nossa consciência. O caminho exato que os impulsos neuronais tomam na rede dinâmica altamente complexa de cerca de 100 mil milhões de células nervosas e a forma como as diferentes áreas cerebrais funcionam em conjunto, espacial e temporalmente, é um dos maiores mistérios da ciência.
(vermelho) Quase todos os processos sensorimotores e cognitivos dependem da actividade de grandes redes no nosso cérebro. A fim de trocar e integrar informação, diferentes regiões cerebrais devem acoplar-se de forma dinâmica uma à outra. A existência de tais acoplamentos foi descoberta há mais de 30 anos. Mas, até hoje, ainda não se sabe exatamente qual é o seu significado funcional. “Quando tivermos decifrado os mecanismos em indivíduos saudáveis, poderemos compreender melhor os quadros clínicos neurológicos e psiquiátricos em que a comunicação das redes cerebrais está alterada”, afirmou o Prof. Dr. Andreas K. Engel, Villingen-Schwenningen (D). Um consórcio de investigação interdisciplinar está a investigar a comunicação nas redes neuronais do cérebro em estreita cooperação com a neurofisiologia, a neurologia, a psiquiatria, a neurociência sistémica e a neurociência computacional. Os métodos utilizados pelos neurocientistas de redes incluem, por exemplo, a eletroencefalografia (EEG, eletroencefalograma), a magnetoencefalografia (MEG), a ressonância magnética estrutural e funcional (MRI), a estimulação magnética transcraniana multifocal (TMS) e a modelização informática de redes neuronais complexas.
Os resultados obtidos até agora a partir de cálculos de modelos, imagens neurocientíficas e eletrofisiologia indicam que os acoplamentos dinâmicos de sinais no córtex desempenham um papel fundamental no desenvolvimento da perceção, atenção, memória, linguagem, pensamento e capacidade de resolução de problemas. “A partir da comparação dos dados sobre a dinâmica dos sinais neuronais no cérebro saudável e no cérebro doente, foi também possível obter indicações sobre o papel desempenhado pela dinâmica alterada da rede em doenças como a esquizofrenia”, referiu o especialista.
A dinâmica das redes como biomarcador do curso das doenças psiquiátricas
Em pessoas com sintomas iniciais ou em risco de psicose, as experiências MEG que medem a atividade cerebral revelaram défices relacionados com a doença em comparação com controlos saudáveis. As alterações características da atividade cerebral no córtex auditivo primário são potenciais biomarcadores para prever a evolução clínica de perturbações psiquiátricas como a psicose.
Ao processar as impressões sensoriais, muitos processos decorrem em paralelo. Os seres humanos são capazes de realizar múltiplas tarefas e podem, por exemplo, arrumar a casa e ouvir rádio ao mesmo tempo. Na vida quotidiana, o processo de integração multissensorial é de grande importância, permitindo a troca de informações entre os respectivos sistemas sensoriais envolvidos. Nas doenças, o processamento simultâneo de impressões sensoriais pode ser alterado. Utilizando o processamento de sinais visuais e acústicos como exemplo, os investigadores de Berlim utilizaram medições EEG da actividade cerebral para descobrir que a integração multissensorial pode ajudar a compensar os défices de atenção que existem no processamento em canais sensoriais individuais em pessoas com esquizofrenia.
Influência da atividade neuromoduladora nas redes cerebrais
Num ambiente em mudança, o comportamento deve ser constantemente adaptado de forma flexível. Isto é possível, entre outras coisas, pela libertação de neuromoduladores das áreas centrais subcorticais que controlam dinamicamente a excitabilidade neuronal no resto do cérebro. Até agora, tem sido difícil registar este facto de forma não invasiva. Investigações recentes apontam agora para uma ligação estreita entre a dilatação da pupila e o efeito dos sinais neuromoduladores nos padrões de atividade do córtex cerebral. “Os resultados da investigação sobre a ligação entre a neuromodulação, a dinâmica cortical e o comportamento fornecem uma base para uma melhor compreensão da forma como os processos cognitivos se adaptam a um ambiente em que os estímulos mudam cada vez mais rapidamente”, comentou Engel.
Outras actividades de investigação visam as diferentes dinâmicas de rede no cérebro que ocorrem enquanto se está acordado, a dormir ou sob anestesia. A atividade cerebral eléctrica contínua produz padrões EEG reproduzíveis na superfície do couro cabeludo que reflectem alterações no estado de consciência. A alteração destes padrões EEG é caraterística de várias formas de redução da consciência durante o sono ou sob anestesia. No entanto, para captar com precisão estas alterações, são provavelmente necessários modelos complexos de toda a atividade cerebral.
Fonte: «Wie das Gehirn funktioniert: neue Erkenntnisse zur Dynamik neuronaler Netze», Prof. Andreas K. Engel: Wie Bewusstsein entsteht, das Gehirn Entscheidungen vorbereitet und die Sinne zusammenwirken: neue Erkenntnisse zur Dynamik neuronaler Netzwerke, DGKN 2023.
InFo NEUROLOGIE & PSYCHIATRIE 2023; 21(5): 18
