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Por mais de um século, os pesquisadores pensaram que os padrões de atividade cerebral que definem nossas experiências, esperanças e sonhos são determinados por como diferentes regiões do cérebro se comunicam por meio de uma complexa rede de trilhões de conexões celulares.
Agora, um estudo liderado por pesquisadores do Turner Institute for Brain and Mental Health da Monash University examinou mais de 10.000 mapas diferentes da atividade cerebral humana e descobriu que a forma geral do cérebro de uma pessoa exerce uma influência muito maior sobre como pensamos, sentimos e se comportam do que sua intrincada conectividade neuronal.
O estudo, publicado hoje na revista, Natureza reúne abordagens da física, neurociência e psicologia para derrubar o paradigma centenário enfatizando a importância da conectividade complexa do cérebro, em vez de identificar uma relação anteriormente não apreciada entre a forma e a atividade do cérebro.
O principal autor e pesquisador Dr. James Pang, do Turner Institute e da Monash University’s School of Psychological Sciences, disse que as descobertas foram significativas porque simplificaram muito a maneira como podemos estudar como o cérebro funciona, se desenvolve e envelhece.
“O trabalho abre oportunidades para entender os efeitos de doenças como demência e derrame, considerando modelos de formato do cérebro, que são muito mais fáceis de lidar do que modelos de toda a gama de conexões do cérebro”, disse Pang.
“Há muito tempo pensamos que pensamentos ou sensações específicas provocam atividade em partes específicas do cérebro, mas este estudo revela que padrões estruturados de atividade são estimulados em quase todo o cérebro, assim como uma nota musical surge de vibrações que ocorrem ao longo toda a extensão de uma corda de violino, e não apenas um segmento isolado”, disse ele.
A equipe de pesquisa usou imagens de ressonância magnética (MRI) para estudar automodos, que são os padrões naturais de vibração ou excitação em um sistema, onde diferentes partes do sistema são todas excitadas na mesma frequência. Os modos próprios são normalmente usados para estudar sistemas físicos em áreas como física e engenharia e só recentemente foram adaptados para estudar o cérebro.
Este trabalho se concentrou em desenvolver a melhor maneira de construir eficientemente os automodos do cérebro.
“Assim como as frequências ressonantes de uma corda de violino são determinadas por seu comprimento, densidade e tensão, os modos próprios do cérebro são determinados por suas propriedades estruturais – físicas, geométricas e anatômicas –, mas quais propriedades específicas são mais importantes permaneceram. um mistério”, disse o co-autor principal, Dr. Kevin Aquino, da BrainKey e da Universidade de Sydney.
A equipe, liderada pelo Turner Institute e School of Psychological Sciences ARC Laureate Fellow, Professor Alex Fornito, comparou o quão bem automodos obtidos de modelos da forma do cérebro poderiam explicar diferentes padrões de atividade quando comparados a automodos obtidos de modelos de cérebro conectividade.
“Descobrimos que os modos próprios definidos pela geometria do cérebro – seus contornos e curvatura – representam a restrição anatômica mais forte na função cerebral, assim como a forma de um tambor influencia os sons que ele pode fazer”, disse o professor Fornito.
“Usando modelos matemáticos, confirmamos as previsões teóricas de que a estreita ligação entre geometria e função é impulsionada por atividades semelhantes a ondas que se propagam por todo o cérebro, assim como a forma de um lago influencia as ondas onduladas que são formadas por uma pedra caindo”, disse ele. disse.
“Essas descobertas levantam a possibilidade de prever a função do cérebro diretamente de sua forma, abrindo novos caminhos para explorar como o cérebro contribui para diferenças individuais de comportamento e risco de doenças psiquiátricas e neurológicas”.
A equipe de pesquisa descobriu que, em mais de 10.000 mapas de atividade de ressonância magnética, obtidos conforme as pessoas executavam diferentes tarefas desenvolvidas por neurocientistas para sondar o cérebro humano, a atividade era dominada por automodos com padrões espaciais com comprimentos de onda muito longos, estendendo-se por distâncias superiores a 40 mm.
“Este resultado contraria a sabedoria convencional, na qual a atividade durante diferentes tarefas é frequentemente considerada como ocorrendo em áreas focais e isoladas de atividade elevada, e nos diz que as abordagens tradicionais para o mapeamento cerebral podem mostrar apenas a ponta do iceberg quando se trata de entender como o cérebro funciona”, disse o Dr. Pang.
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