O cérebro processa as impressões sensoriais, controla o nosso corpo, armazena informação e molda a nossa consciência. Utilizando os mais recentes métodos técnicos e digitais, os investigadores podem agora localizar áreas que são responsáveis por certas capacidades. No entanto, ainda não se sabe exactamente que percurso os impulsos neuronais tomam na rede dinâmica altamente complexa de cerca de 100 mil milhões de células nervosas e como as diferentes áreas do cérebro trabalham em conjunto espacial e temporalmente.
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 ainda não é claro qual é exactamente o seu significado funcional. Os acoplamentos dinâmicos de sinais no córtex parecem desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento da percepção, atenção, memória, linguagem, pensamento e capacidade de resolução de problemas. Na vida quotidiana, o processo de integração multissensorial é também de grande importância. Isto permite o intercâmbio 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.
Re-organização de redes após o AVC
O AVC e a capacidade do cérebro para ultrapassar estas limitações foi objecto de maior consideração. O AVC é uma das causas mais comuns de deficiência adquirida em todo o mundo. Os efeitos tardios incluem perturbações da fala ou hemiplegia. Novas e cada vez melhores opções de tratamento, como a trombólise e a trombectomia, revolucionaram o tratamento do AVC agudo nos últimos anos. Para além da fase aguda, contudo, o repertório terapêutico limita-se em grande parte a medidas especiais de treino – com sucesso moderado. A fim de melhorar as limitadas opções terapêuticas para a regeneração, a utilização da estimulação cerebral não invasiva através da estimulação magnética transcraniana (TMS) está actualmente a ser investigada em doentes com AVC. Isto tem o potencial de modular as redes cerebrais afectadas após um AVC e de mitigar as suas perturbações neurológicas para além do efeito dos métodos de treino. O factor mais importante para a recuperação funcional após um AVC é a reorganização neuronal. Isto depende de factores tanto a nível celular como de rede. Os melhores resultados até à data no apoio à reorganização das redes neurais têm vindo de uma combinação de técnicas de neuroimagem e neuroestimulação, tais como o TMS. Além disso, a utilização de inteligência artificial poderia também contribuir significativamente para melhorar os resultados do tratamento após um AVC no futuro. A utilização estratégica de uma quantidade sempre crescente de dados relacionados com os pacientes pode ajudar a calcular previsões de resultados baseadas em algoritmos sobre o curso individual de cada paciente com AVC, tanto na fase aguda como crónica. As abordagens da IA estão a tornar-se mais precisas e são factores reveladores que podem favorecer uma regeneração rápida ou um curso complicado. Desta forma, as terapias podem ser adaptadas individualmente.
Neurostimulação sem cirurgia?
Seja Parkinson, Alzheimer, AVC, epilepsia ou dor crónica – os cientistas esperam que a estimulação do cérebro com estímulos eléctricos ou magnéticos conduza a novas abordagens terapêuticas para doenças neurológicas e psiquiátricas. A estimulação profunda do cérebro já está estabelecida no tratamento de Parkinson. Os eléctrodos são implantados no cérebro para este fim. A estimulação não invasiva do cérebro oferece novas possibilidades onde as terapias tradicionais atingem os seus limites ou a cirurgia é demasiado arriscada. Até agora, o método mais estudado, com um corpo de dados de estudos humanos em rápido crescimento, é a estimulação por ultra-sons transcranianos de baixa intensidade focalizada (fTUS). Com transdutores especiais e frequências de ultra-sons na gama de 0,5 MHz, tanto as regiões do cérebro superficial como as profundas, podem ser moduladas. A técnica foi estudada em doentes com dor crónica, demência, epilepsia, lesões cerebrais traumáticas e depressão. Os efeitos de estimulação a curto prazo variaram em função dos parâmetros de ultra-sons e influenciaram positivamente a excitabilidade, conectividade cerebral, plasticidade e comportamento. O perfil de efeitos secundários caracterizou-se por sintomas ligeiros como dores de cabeça, deterioração do humor, aquecimento do couro cabeludo, problemas cognitivos, dores no pescoço, contracções musculares, ansiedade e sonolência. fTUS pode ser usado com grande precisão espacial e não invasividade simultânea para modular mesmo áreas cerebrais profundas. Isto distingue este método de outras tecnologias.
Outra forma de neuroestimulação actualmente em investigação é a Estimulação de Interferência Temporal (TIS). Utiliza dois estimuladores transcranianos de corrente alternada (transcranial alternating current stimulation, tACS) que podem desencadear interferências temporais em regiões cerebrais profundas. Embora não sejam de esperar efeitos biológicos na superfície do cérebro devido às altas frequências aí predominantes (2 kHz), na profundidade do cérebro o campo de interferência eléctrica (10 Hz) pode levar a uma modulação da actividade neuronal. Isto tem sido demonstrado em experiências em animais em ratos.
Reconhecer rostos
O aspecto mais básico da percepção facial é o reconhecimento da presença de um rosto, o que requer a extracção de características que tem em comum com outros rostos. Isto presumivelmente ocorre através da combinação de informação sensorial de alta dimensão com modelos faciais internos, o que é conseguido através do acoplamento mediado de cima para baixo entre regiões pré-frontais e áreas cerebrais no córtex occipito-temporal. Tarefas ilusórias de reconhecimento facial podem ser usadas para investigar estas influências de cima para baixo. Um estudo investigou os mecanismos envolvidos no reconhecimento facial utilizando a ressonância magnética funcional (fMRI).
Foi utilizado um paradigma ilusório de reconhecimento facial no qual foram mostradas imagens de ruído puro aos sujeitos. Mas foi-lhes dito que metade continha um rosto. O principal objectivo era investigar como a interacção do córtex pré-frontal com o sistema nuclear leva à percepção ilusória dos rostos. A análise de dados fMRI foi dividida em cinco etapas. As análises 1-3 examinaram o padrão de actividade cerebral durante o reconhecimento de rostos ilusórios, comparando os ensaios em que um rosto foi reconhecido com aqueles em que nenhum rosto foi reconhecido. Na Análise 4, o padrão de conectividade funcional entre o sistema central e o córtex pré-frontal foi investigado utilizando uma análise da interacção psicofisiológica (PPI). A análise 5 investigou como e que regiões do córtex pré-frontal upregulam a actividade cerebral no sistema nuclear durante o reconhecimento ilusório do rosto.
Poder-se-ia demonstrar que a percepção de rostos falsos activa o sistema central tal como o de rostos reais, embora com uma lateralização esquerda atípica da área facial occipital. O sistema central foi associado a duas regiões diferentes do cérebro no IFG e no OFC. A análise do DCM revelou que a actividade no sistema nuclear durante o reconhecimento facial falso não foi premeditada por uma influência moduladora e específica do IFG, e não pelo OFC, como anteriormente assumido.
Estimulação transcraniana para a audição dicótica
Na escuta dicótica (DL), dois sons diferentes são apresentados simultaneamente a ambos os ouvidos. Os participantes com domínio hemisférico esquerdo relatam mais sons do ouvido direito, representando uma vantagem do ouvido direito (REA). Para relatórios do ouvido esquerdo, a informação auditiva deve ser transferida do hemisfério direito para o hemisfério esquerdo (dominante). Consequentemente, a electroencefalografia (EEG) mostrou uma maior conectividade funcional entre ambos os cortices auditivos durante os relatórios do ouvido esquerdo. Num estudo, esta conectividade entre os dois cortices auditivos foi modulada durante a DL utilizando a estimulação transcraniana de corrente alternada gama (tACS). O pano de fundo era a hipótese de que a sincronização e dessincronização da actividade de ambos os córtices auditivos pelo tACS interagiria com a actividade cerebral e assim influenciaria o desempenho comportamental durante a DL.
Vinte e nove participantes destro foram recrutados para cinco sessões em cinco semanas (uma semana de intervalo). Em cada sessão, realizaram dois blocos DL com gravação simultânea de EEG e tACS. Cada sessão incluiu 20 minutos de estimulação bilateral de 40 Hz das áreas temporais com uma amplitude de 1 mA (pico a pico). Foram aplicadas cinco condições de estimulação diferentes (uma por sessão): estimulação falsa e 4 estimulações verum com 4 mudanças de fase diferentes (de 0°, 45°, 90° e 180°) entre os locais de estimulação tACS da esquerda e da direita.
A nível comportamental, os participantes mostraram a vantagem típica do ouvido direito durante a condição de estímulo fictício. Consistentes com um estudo anterior semelhante, as outras condições não revelaram alterações significativas a nível comportamental. O cálculo da mudança de fase entre ambos os cortices auditivos mostrou uma diferença significativa entre os relatórios para o ouvido esquerdo e direito na janela temporal 84-108 ms após a apresentação do estímulo. Os atrasos de fase individuais dentro desta janela de tempo foram circularmente correlacionados com as mudanças ao nível do comportamento apenas durante a condição de estimulação de 180°. Uma análise post-hoc personalizada mostrou que a condição de estimulação que estava próxima da fase individual (endógena) de atraso resultava num FGD mais baixo.
Os resultados sugerem que não é a estimulação per se que influencia a conectividade interhemisférica, mas sim a interacção entre o atraso de fase da estimulação e o atraso de fase endógena. Neste sentido, a condição de estimulação com o menor atraso de fase ao atraso de fase endógena pode melhorar a comunicação interhemisférica entre ambos os cortices auditivos e assim diminuir a FGD. Clinicamente, este estudo pode ajudar a identificar potenciais alvos de neuroestimulação cerebral para o tratamento de alucinações auditivas na esquizofrenia, que estão associadas a uma maior conectividade interhemisférica e, portanto, a uma redução anormal da REA.
Congresso: Deutsche Gesellschaft für klinische Neurophysiologie und funktionelle Bildgebung (DGKN)
Leitura adicional:
- Engel A: Wie das Gehirn funktioniert: neue Erkenntnisse zur Dynamik neuronaler Netze. 28.02.2023. DGKN
- Moran JK, Keil J, Masurovsky A, et al. (2021): Multisensory processing can compensate for top-down attention deficits in schizophrenia. Cereb Cortex 31: 5536–5548. https://doi.org/10.1093/cercor/bhab177.
- Grefkes-Hermann C: Hirnnetzwerke und Neurorehabilitation: wie das Gehirn einen Schlaganfall überwinden kann. 28.02.2023. DGKN.
- Grefkes C, Fink GR: Recovery from stroke: current concepts and future perspectives. Neurol Res Pract 2020; 2: 17. Publicado em 2020 Jun 16.
www.doi.org/10.1186/s42466-020-00060-6 - Bonkhoff AK, Grefkes C: Precision medicine in stroke: towards personalized outcome predictions using artificial intelligence. Brain 2022; 145(2): 457–475.
www.doi.org/10.1093/brain/awab439. - Ziemann U: Neurostimulation ohne Operation: neue Behandlungsoptionen für neurologische und psychiatrische Erkrankungen in Aussicht. 28.02.2023. DGKN
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InFo NEUROLOGIE & PSYCHIATRIE 2023; 21(2): 18–19
