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Medir a atividade do cérebro humano até o nível celular: até agora, isso só foi possível de forma limitada. Com uma nova abordagem desenvolvida por pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM), agora será muito mais fácil. O método conta com microeletrodos junto com o apoio de pacientes com tumor cerebral, que participam de estudos enquanto passam por uma cirurgia cerebral “acordada”. Isso permitiu que a equipe identificasse como nosso cérebro processa os números.
Usamos números todos os dias. Acontece de forma muito concreta quando contamos objetos. E isso acontece de forma abstrata, por exemplo, quando vemos o símbolo “8” ou fazemos cálculos complexos.
Em um estudo publicado na revista Relatórios de Células, uma equipe de pesquisadores e clínicos trabalhando com Simon Jacob, professor de neurotecnologia translacional no Departamento de Neurocirurgia do hospital universitário da TUM, Klinikum rechts der Isar, conseguiu mostrar como o cérebro processa os números. Os pesquisadores descobriram que neurônios individuais nos cérebros dos participantes eram especializados em lidar com números específicos. Cada um desses neurônios estava particularmente ativo quando seu número “preferido” de elementos em um padrão de pontos era apresentado ao paciente. Em um grau um pouco menor, esse também foi o caso quando os sujeitos processaram símbolos numéricos.
“Já sabíamos que os animais processavam vários objetos dessa maneira”, diz o Prof. Jacob. “Mas, até agora, não foi possível demonstrar conclusivamente como funciona em humanos. Isso nos trouxe um passo mais perto de desvendar os mecanismos das funções cognitivas e desenvolver soluções quando as coisas dão errado com essas funções cerebrais, por exemplo.”
Gravar neurônios individuais é um desafio
Para chegar a esse resultado, o Prof. Jacob e sua equipe primeiro tiveram que resolver um problema fundamental. “O cérebro funciona por meio de impulsos elétricos”, diz Simon Jacob. “Portanto, é detectando esses sinais diretamente que podemos aprender mais sobre cognição e percepção”.
Existem, no entanto, poucas oportunidades para medições diretas da atividade cerebral humana. Os neurônios não podem ser registrados individualmente através do crânio. Algumas equipes médicas implantam eletrodos cirurgicamente em pacientes com epilepsia. No entanto, esses procedimentos não atingem a região do cérebro que se acredita ser responsável pelo processamento dos números.
Avanço inovador de abordagens estabelecidas
Simon Jacob e uma equipe interdisciplinar, portanto, desenvolveram uma abordagem que adapta tecnologias estabelecidas e abre possibilidades inteiramente novas em neurociência. No centro do procedimento estão as matrizes de microeletrodos que passaram por testes extensivos em estudos com animais.
Para garantir que os eletrodos produzissem dados confiáveis em cirurgias acordadas no cérebro humano, os pesquisadores tiveram que reconfigurá-los em estreita colaboração com o fabricante. O truque era aumentar a distância entre os sensores semelhantes a agulhas usados para registrar as atividades elétricas de uma célula. “Em teoria, eletrodos compactados produzirão mais dados”, diz Simon Jacob. “Mas, na prática, o grande número de contatos atordoa a região do cérebro implantada, de modo que nenhum dado utilizável é registrado.”
Pacientes apoiam pesquisas
O desenvolvimento do procedimento só foi possível porque pacientes com tumores cerebrais concordaram em apoiar a equipe de pesquisa. Durante a cirurgia no cérebro, eles permitiram que sensores fossem implantados e realizassem tarefas de teste para os pesquisadores. Segundo Simon Jacob, os procedimentos experimentais não afetaram negativamente o trabalho da equipe cirúrgica.
Um maior número de centros médicos pode realizar estudos
“Nosso procedimento tem duas vantagens principais”, diz Simon Jacob. Primeiro, essas cirurgias de tumor fornecem acesso a uma área muito maior do cérebro. “E segundo, com os eletrodos que usamos, que foram padronizados e testados em anos de testes em animais, muito mais centros médicos poderão medir a atividade neuronal no futuro”, diz Jacob. Embora as operações de epilepsia sejam realizadas apenas em um pequeno número de centros e em relativamente poucos pacientes, explica ele, muito mais hospitais universitários realizam operações acordadas em pacientes com tumores cerebrais. “Com um número significativamente maior de estudos com métodos e sensores padronizados, podemos aprender muito mais nos próximos anos sobre como o cérebro humano funciona”, diz Simon Jacob.
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