Pesquisa revela novas pistas sobre o uso de energia de mentes em “repouso”

A parte do nosso cérebro conhecida por ser ativa quando estamos sonhando acordados ou em devaneios é intrigante. Pesquisadores financiados pela União Europeia – UE mostraram que, embora essa região pareça menos ativa em imagens de ressonância magnética, ela na verdade consome mais energia do que outras partes do cérebro.

A rede de modo padrão é uma rede cerebral proeminente que se torna altamente ativa durante o repouso, quando não estamos interagindo com o ambiente, e desativa durante o engajamento ativo. A pesquisa sobre esse fenômeno tem se baseado amplamente em técnicas clássicas de imagem, como a ressonância magnética funcional (fMRI).

O projeto SUGARCODING financiado pela UE levantou a hipótese de que, durante esses estados de repouso que demandam energia, o cérebro consolida memórias recentes. “Para explorar isso, quantificamos o metabolismo energético do cérebro tanto em repouso quanto durante o processamento da memória”, observa Valentin Riedl, coordenador do projeto. “Isso é obtido usando um novo método de imagem cerebral que desenvolvemos recentemente, que nos permite medir o metabolismo do oxigênio – nossa principal fonte de energia que alimenta as funções de sinalização e manutenção do cérebro.”

Rede de modo padrão ao focar em tarefas externas

A equipe do projeto combinou fMRI com imagens quantitativas de tomografia por emissão de pósitrons (PET) usando um scanner PET/MR avançado. Isso permitiu que eles vinculassem as medições de fMRI ao consumo absoluto de energia registrado pelo PET. “Nossas descobertas mostraram que regiões do cérebro com maior conectividade funcional – maior interação com outras regiões – demonstram maior consumo de energia”, explica Riedl. Curiosamente, regiões do cérebro evolutivamente mais novas tendem a consumir mais energia, o que atribuímos a processos de sinalização química mais lentos envolvendo neurotransmissores como dopamina e serotonina.”

Esses resultados permitiram que os pesquisadores confirmassem que a fMRI pode capturar efetivamente os custos significativos de energia associados à conectividade cerebral. Esta atividade do projeto é relatada aqui.

Cérebro ocupado durante o repouso acordado

Os pesquisadores então investigaram se de fato a rede de modo padrão consome mais energia durante o repouso acordado, como sugerido por estudos anteriores de fMRI. “Nossos resultados foram intrigantes. Uma diminuição no sinal de fMRI da rede de modo padrão – normalmente interpretada como um sinal de atividade neuronal reduzida – foi associada a um maior consumo de energia na maioria das regiões do cérebro”, descreve Riedl. “Isso nos levou a concluir que variações no fluxo sanguíneo através do córtex podem distorcer as leituras de fMRI. Especificamente, regiões da rede de modo padrão que parecem menos ativas em exames de fMRI são, na verdade, metabolicamente mais ativas devido a mudanças inesperadas no fluxo sanguíneo.”

Por anos, foi amplamente aceito que, em imagens cerebrais usando MRI, um sinal alto de fMRI indica aumento da atividade neuronal, enquanto um sinal baixo sugere menos atividade. Essa suposição é baseada principalmente em pesquisas anteriores conduzidas em áreas sensoriais do cérebro.

No entanto, a pesquisa SUGARCODING usando imagens cerebrais multimodais avançadas – que inclui métodos para medir o metabolismo energético absoluto – desafiou essa interpretação. A equipe do projeto descobriu que os sinais de fMRI não funcionam uniformemente em todo o cérebro. “Certas regiões do cérebro têm diferentes estruturas vasculares e padrões de fluxo sanguíneo que podem alterar imprevisivelmente os resultados de fMRI”, acrescenta Riedl. Essas descobertas destacam a importância de considerar essas variações ao interpretar a atividade cerebral a partir de dados de fMRI.

Envelhecimento ou doenças neurodegenerativas podem alterar a interpretação da fMRI

O manuscrito para a última atividade do projeto está atualmente sob revisão. Ele enfatiza a necessidade de cautela ao interpretar sinais de fMRI, particularmente ao comparar diferentes regiões cerebrais ou analisar indivíduos com vasculatura cerebral variável. “Por exemplo, mudanças na vasculatura cerebral, como aquelas que ocorrem com o envelhecimento ou doenças neurodegenerativas, podem afetar significativamente a interpretação de dados de fMRI. Isso destaca a necessidade de incorporar informações adicionais sobre o fluxo sanguíneo cortical para vincular com mais precisão as mudanças nos sinais de fMRI à atividade neuronal”, conclui Riedl.

Fonte: Cordis / EU

Destaque – Imagem: aloart / GI

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