Cientistas mapeiam desenvolvimento do cérebro humano desde um feto de 15 semanas até os 100 anos
Uma equipe de cientistas criou uma série de gráficos que abrange toda a vida humana para entender o desenvolvimento do cérebro.
Uma equipe de cientistas internacionais, liderado por pesquisadores da Universidade de Cambridge, criou uma série de gráficos cerebrais que abrange toda a vida humana: desde um feto de 15 semanas a um adulto de 100 anos, mostrando como os cérebros se expandem rapidamente no início da vida e encolhem lentamente à medida que envelhecem.
O trabalho visa compreender a complexidade existente no sistema nervoso, o que passa essencialmente pelo entendimento da evolução cerebral do ser humano desde o ventre materno.
Pesquisadores brasileiros da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e da Universidade de São Paulo (USP) também participam do trabalho científico.
Mapeamento do desenvolvimento do cérebro
O artigo publicado na revista Nature reuniu 123.984 exames de ressonância magnética do cérebro de 101.457 indivíduos com idade entre 115 dias após a concepção e 100 anos, de mais de 100 estudos em todo o mundo.
“A análise de todo esse material possibilitou a criação de gráficos de desenvolvimento normal do cérebro ao longo da vida, que podem ser usados para gerar pontuações que podem ajudar a determinar se um indivíduo está em uma trajetória padrão, gerando previsões estáveis e precisas, apesar das amostras muito diferentes que foram incluídas, assim como técnicas e métodos utilizados”, explicou um dos coautores do trabalho, o médico Pedro Mario Pan, docente da Unifesp e vice-coordenador do Estudo Brasileiro de Coorte de Alto Risco para Transtornos Psiquiátricos na Infância (BHRC na sigla em inglês), em entrevista à Agência FAPESP.
BrainChart
Ao contrário dos gráficos de crescimento pediátricos atuais, o BrainChart cobre toda a vida humana, desde o desenvolvimento no útero até a velhice, pretendendo criar uma linguagem comum para descrever a variabilidade no desenvolvimento e maturação do cérebro.
Os especialistas acreditam que a criação dos gráficos de referência pode servir para avaliar a saúde cerebral e diagnosticar doenças em qualquer idade.
Entre as informações mais interessantes reveladas pela pesquisa podemos destacar a detecção de padrões de mudanças na anatomia cerebral associadas a enfermidades como previsões de uma transição de um diagnóstico de comprometimento cognitivo leve para o de Alzheimer.
Além de base para novos estudos, a expectativa é que as curvas de referência tenham uma aplicação clínica no futuro, como nas avaliações de ressonância magnética do cérebro em hospitais e laboratórios.
Apesar de uma predominância da representatividade de descendências europeia e americana, o estudo possui informações de indivíduos da América do Sul, da África e da Austrália.
“O grande diferencial metodológico da pesquisa foi abrir a possibilidade de montar referências robustas e adequadas que até então não havia. Agora, ao estabelecer essas curvas, com as pontuações e percentuais, é possível colocar cada indivíduo e entender como o cérebro está se desenvolvendo em comparação à trajetória padrão. Quando há um banco com tantas amostras é possível demonstrar pequenas diferenças com mais robustez”, explicou o médico Pedro Pan.
Marcos de desenvolvimento cerebral
Para gerar os gráficos cerebrais foi adotada uma estrutura implementada pela Organização Mundial da Saúde (OMS) para desenvolver as curvas padronizadas de altura e peso.
A modelagem utilizada – a GAMLSS (sigla em inglês para modelos aditivos generalizados para escala e forma de localização) – permitiu reunir o conjunto de dados agregados de neuroimagem ao longo da vida humana, derivando os marcos de desenvolvimento cerebral e comparando com a literatura atual.
Com isso, foi possível confirmar, e em alguns casos até mesmo mostrar pela primeira vez alguns marcos importantes, como a idade em que as principais classes de tecidos do cérebro atingem o volume máximo e quando regiões específicas do órgão chegam à maturidade.
Entre os principais marcos observados pela equipe estão:
- O volume de matéria cinzenta nas células cerebrais aumenta rapidamente a partir da metade da gestação, atingindo o pico pouco antes dos seis anos de idade. Em seguida, começa a diminuir lentamente;
- O volume de substância branca nas conexões cerebrais também aumentou rapidamente desde o meio da gestação até a primeira infância e atinge o pico pouco antes dos 29 anos de idade;
- O volume de matéria cinzenta no subcórtex (que controla as funções corporais e o comportamento básico) atinge o pico na adolescência aos 14 anos e meio de idade;
- O declínio no volume de matéria branca começa a acelerar após 50 anos;
- A partir dos 60 anos ocorre um crescimento do líquido cefalorraquidiano, implicando na redução do cérebro, que atualmente está relacionado início do envelhecimento cerebral, que pode ser associado a doenças neurodegenerativas.
Até então, os cientistas sabiam apenas que esse volume do líquido aumentava com a idade, uma vez que normalmente está associado à atrofia cerebral, mas não tinham a dimensão da velocidade do crescimento em uma amostra tão significativa.
Referência de acesso aberto
O banco de dados seguirá sendo alimentado através do site BrainChart para evoluir e permitir que novas pesquisas conduzidas no país possam aumentar a representatividade brasileira na ciência mundial.
A meta é que ela seja utilizada como uma referência, funcionando de forma semelhante às atuais tabelas de acompanhamento de medidas de altura e peso de crianças.
Ao fornecer uma métrica por idade e sexo, a ferramenta permite comparações e poderá apontar caminhos, por exemplo, para identificar distúrbios que surgem em diferentes estágios da vida ou até mesmo alterações cerebrais capazes de sinalizar doenças neurodegenerativas progressivas, como Alzheimer e Parkinson.
*Esse artigo foi revisado pela equipe médica da PEBMED
Uma equipe de cientistas internacionais, liderado por pesquisadores da Universidade de Cambridge, criou uma série de gráficos cerebrais que abrange toda a vida humana: desde um feto de 15 semanas a um adulto de 100 anos, mostrando como os cérebros se expandem rapidamente no início da vida e encolhem lentamente à medida que envelhecem.
O trabalho visa compreender a complexidade existente no sistema nervoso, o que passa essencialmente pelo entendimento da evolução cerebral do ser humano desde o ventre materno.
Pesquisadores brasileiros da Universidade Federal de São Paulo (Unifesp), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) e da Universidade de São Paulo (USP) também participam do trabalho científico.
Mapeamento do desenvolvimento do cérebro
O artigo publicado na revista Nature reuniu 123.984 exames de ressonância magnética do cérebro de 101.457 indivíduos com idade entre 115 dias após a concepção e 100 anos, de mais de 100 estudos em todo o mundo.
“A análise de todo esse material possibilitou a criação de gráficos de desenvolvimento normal do cérebro ao longo da vida, que podem ser usados para gerar pontuações que podem ajudar a determinar se um indivíduo está em uma trajetória padrão, gerando previsões estáveis e precisas, apesar das amostras muito diferentes que foram incluídas, assim como técnicas e métodos utilizados”, explicou um dos coautores do trabalho, o médico Pedro Mario Pan, docente da Unifesp e vice-coordenador do Estudo Brasileiro de Coorte de Alto Risco para Transtornos Psiquiátricos na Infância (BHRC na sigla em inglês), em entrevista à Agência FAPESP.
BrainChart
Ao contrário dos gráficos de crescimento pediátricos atuais, o BrainChart cobre toda a vida humana, desde o desenvolvimento no útero até a velhice, pretendendo criar uma linguagem comum para descrever a variabilidade no desenvolvimento e maturação do cérebro.
Os especialistas acreditam que a criação dos gráficos de referência pode servir para avaliar a saúde cerebral e diagnosticar doenças em qualquer idade.
Entre as informações mais interessantes reveladas pela pesquisa podemos destacar a detecção de padrões de mudanças na anatomia cerebral associadas a enfermidades como previsões de uma transição de um diagnóstico de comprometimento cognitivo leve para o de Alzheimer.
Além de base para novos estudos, a expectativa é que as curvas de referência tenham uma aplicação clínica no futuro, como nas avaliações de ressonância magnética do cérebro em hospitais e laboratórios.
Apesar de uma predominância da representatividade de descendências europeia e americana, o estudo possui informações de indivíduos da América do Sul, da África e da Austrália.
“O grande diferencial metodológico da pesquisa foi abrir a possibilidade de montar referências robustas e adequadas que até então não havia. Agora, ao estabelecer essas curvas, com as pontuações e percentuais, é possível colocar cada indivíduo e entender como o cérebro está se desenvolvendo em comparação à trajetória padrão. Quando há um banco com tantas amostras é possível demonstrar pequenas diferenças com mais robustez”, explicou o médico Pedro Pan.
Marcos de desenvolvimento cerebral
Para gerar os gráficos cerebrais foi adotada uma estrutura implementada pela Organização Mundial da Saúde (OMS) para desenvolver as curvas padronizadas de altura e peso.
A modelagem utilizada – a GAMLSS (sigla em inglês para modelos aditivos generalizados para escala e forma de localização) – permitiu reunir o conjunto de dados agregados de neuroimagem ao longo da vida humana, derivando os marcos de desenvolvimento cerebral e comparando com a literatura atual.
Com isso, foi possível confirmar, e em alguns casos até mesmo mostrar pela primeira vez alguns marcos importantes, como a idade em que as principais classes de tecidos do cérebro atingem o volume máximo e quando regiões específicas do órgão chegam à maturidade.
Entre os principais marcos observados pela equipe estão:
- O volume de matéria cinzenta nas células cerebrais aumenta rapidamente a partir da metade da gestação, atingindo o pico pouco antes dos seis anos de idade. Em seguida, começa a diminuir lentamente;
- O volume de substância branca nas conexões cerebrais também aumentou rapidamente desde o meio da gestação até a primeira infância e atinge o pico pouco antes dos 29 anos de idade;
- O volume de matéria cinzenta no subcórtex (que controla as funções corporais e o comportamento básico) atinge o pico na adolescência aos 14 anos e meio de idade;
- O declínio no volume de matéria branca começa a acelerar após 50 anos;
- A partir dos 60 anos ocorre um crescimento do líquido cefalorraquidiano, implicando na redução do cérebro, que atualmente está relacionado início do envelhecimento cerebral, que pode ser associado a doenças neurodegenerativas.
Até então, os cientistas sabiam apenas que esse volume do líquido aumentava com a idade, uma vez que normalmente está associado à atrofia cerebral, mas não tinham a dimensão da velocidade do crescimento em uma amostra tão significativa.
Referência de acesso aberto
O banco de dados seguirá sendo alimentado através do site BrainChart para evoluir e permitir que novas pesquisas conduzidas no país possam aumentar a representatividade brasileira na ciência mundial.
A meta é que ela seja utilizada como uma referência, funcionando de forma semelhante às atuais tabelas de acompanhamento de medidas de altura e peso de crianças.
Ao fornecer uma métrica por idade e sexo, a ferramenta permite comparações e poderá apontar caminhos, por exemplo, para identificar distúrbios que surgem em diferentes estágios da vida ou até mesmo alterações cerebrais capazes de sinalizar doenças neurodegenerativas progressivas, como Alzheimer e Parkinson.
*Esse artigo foi revisado pela equipe médica da PEBMED
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Referências bibliográficas
Úrsula Neves
