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Por muitas décadas, os neurocientistas acreditaram que havia um “período crítico” no qual o cérebro poderia aprender a dar sentido à entrada visual, e que essa janela se fechava por volta dos 6 ou 7 anos de idade.
Um trabalho recente do professor Pawan Sinha, do MIT, mostrou que a imagem é mais matizada do que isso. Em muitos estudos de crianças na Índia que fizeram cirurgia para remover catarata congênita após os 7 anos de idade, ele descobriu que crianças mais velhas podem aprender tarefas visuais como reconhecer rostos, distinguir objetos de um fundo e discernir movimentos.
Em um novo estudo, Sinha e seus colegas descobriram agora mudanças anatômicas que ocorrem no cérebro desses pacientes após a restauração da visão. Essas mudanças, observadas na estrutura e organização da substância branca do cérebro, parecem ser a base de algumas das melhorias visuais que os pesquisadores também observaram nesses pacientes.
As descobertas apóiam ainda mais a ideia de que a janela de plasticidade cerebral, pelo menos para algumas tarefas visuais, se estende muito além do que se pensava anteriormente.
“Dado o notável nível de remodelação da estrutura cerebral que estamos vendo, isso reforça o ponto que tentamos fazer com nossos resultados comportamentais, de que todas as crianças devem receber tratamento”, disse Pawan Sinha, professor de cérebro do MIT. e ciências cognitivas e um dos autores do estudo.
Bas Rokers, professor associado e diretor do Centro de Neuroimagem da Universidade de Abu Dhabi, em Nova York, é o autor sênior do estudo, publicado esta semana no Anais da Academia Nacional de Ciências. Os principais autores do artigo são Caterina Pedersini, pós-doutora na New York University Abu Dhabi; Nathaniel Miller, que estuda medicina na Escola de Medicina da Universidade de Minnesota; e Tapan Gandhi, um ex-pós-doutorando no Sinha Lab que agora é professor associado no Indian Institute of Technology. Sharon Gilad-Gutnick, pesquisadora do MIT, e Vidur Mahajan, diretor do Centro de Pesquisa Avançada em Imagem, Neurociência e Genômica, também são autores do artigo.
Plasticidade da substância branca
Em países desenvolvidos, como os Estados Unidos, os bebês nascidos com catarata são tratados poucas semanas após o nascimento. No entanto, em países em desenvolvimento, como a Índia, uma porcentagem maior desses casos não é tratada.
Quase 20 anos atrás, Sinha lançou uma iniciativa chamada Projeto Prakash, com a missão de oferecer tratamento médico para crianças cegas e com deficiência visual na Índia. A cada ano, o projeto examina milhares de crianças, muitas das quais recebem óculos ou intervenções mais avançadas, como a remoção cirúrgica de catarata. Algumas dessas crianças, com a permissão de suas famílias, também participam de estudos sobre como o sistema visual do cérebro responde após a restauração da visão.
No novo estudo, os pesquisadores queriam explorar se poderiam detectar quaisquer alterações anatômicas no cérebro que pudessem se correlacionar com as alterações comportamentais que observaram anteriormente em crianças que receberam tratamento. Eles examinaram 19 participantes, com idades entre 7 e 17 anos, em vários momentos após a cirurgia para remover catarata congênita.
Para analisar as mudanças anatômicas no cérebro, os pesquisadores usaram um tipo especializado de ressonância magnética chamada imagem por tensor de difusão. Este tipo de imagem pode revelar mudanças na organização da substância branca – feixes de fibras nervosas que conectam diferentes regiões do cérebro.
A imagem do tensor de difusão, que rastreia o movimento dos núcleos de hidrogênio nas moléculas de água, produz duas medições: difusividade média, uma medida de quão livremente as moléculas de água podem se mover, e anisotropia fracionária, que revela até que ponto a água é forçada a se mover em uma direção Sobre outro.
Um aumento na anisotropia fracional sugere que as moléculas de água são mais restritas porque as fibras nervosas na substância branca são orientadas em uma direção específica.
“Se você observar o aumento da anisotropia fracionária e a diminuição da difusividade média, poderá inferir que o que está acontecendo é que as fibras nervosas estão crescendo em volume e estão ficando mais organizadas em termos de alinhamento”, diz Sinha. “Quando olhamos para a substância branca do cérebro, vemos precisamente esses tipos de mudanças em alguns dos feixes de substância branca”.
Os pesquisadores observaram essas mudanças especificamente nas vias da substância branca que fazem parte dos estágios posteriores do sistema visual, que se acredita estar envolvido em funções de ordem superior, como a percepção facial. Essas melhorias ocorreram gradualmente ao longo de vários meses após a cirurgia.
“Você vê mudanças anatômicas na substância branca, mas em estudos separados usando neuroimagem funcional, você também vê uma especialização crescente, em função da experiência visual, semelhante ao que acontece no desenvolvimento típico”, diz Gilad-Gutnick.
Os pesquisadores também testaram o desempenho dos participantes em uma variedade de tarefas visuais e descobriram que sua capacidade de distinguir rostos de outros objetos estava correlacionada com a quantidade de mudança estrutural nos caminhos da substância branca associados à função visual de ordem superior.
Em comparação, enquanto as crianças tratadas mostraram algumas melhorias na acuidade visual – a capacidade de ver claramente detalhes de objetos à distância – sua acuidade nunca se recuperou totalmente e mostraram apenas mudanças mínimas na organização da substância branca das primeiras vias visuais. .
“A noção de que a plasticidade é um recurso limitado no tempo e que, após uma certa janela, não podemos esperar muita melhoria, isso parece verdadeiro para a função visual de baixo nível, como a acuidade”, diz Sinha. “Mas quando falamos sobre uma habilidade visual de ordem superior, como distinguir um rosto de um não-rosto, vemos melhorias comportamentais ao longo do tempo e também descobrimos que existe uma correlação entre a melhoria que estamos vendo comportamentalmente e as mudanças que vemos anatomicamente.”
Benefícios do tratamento
Os pesquisadores também descobriram que as crianças que tiveram catarata removida em uma idade mais jovem mostraram ganhos maiores e mais rápidos na capacidade de percepção facial do que as crianças mais velhas. No entanto, todas as crianças apresentaram pelo menos alguma melhora nessa habilidade, juntamente com mudanças na estrutura da substância branca.
As descobertas sugerem que crianças mais velhas podem se beneficiar desse tipo de cirurgia e oferecem mais evidências de que ela deve ser oferecida a elas, diz Sinha.
“Se o cérebro tem habilidades tão notáveis para se reconfigurar e até mesmo para mudar sua estrutura, então realmente devemos capitalizar essa plasticidade e oferecer tratamento às crianças, independentemente da idade”, diz ele.
O laboratório de Sinha agora está analisando dados de imagem adicionais de pacientes do Projeto Prakash. Em um estudo, os pesquisadores estão investigando se os pacientes apresentam alguma alteração na espessura de sua massa cinzenta, especialmente nas áreas de processamento sensorial do cérebro, após o tratamento. Os pesquisadores também estão usando a ressonância magnética funcional para tentar localizar as funções visuais, como a percepção facial, para ver se elas surgem nas mesmas partes do cérebro que surgem em pessoas nascidas com visão normal.
A pesquisa foi financiada pelo National Eye Institute.
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