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Uma equipe internacional de pesquisadores forneceu informações valiosas sobre o sistema de noradrenalina (NA) do cérebro, que tem sido alvo de longa data de medicamentos para tratar transtorno de déficit de atenção/hiperatividade, depressão e ansiedade.
Igualmente importante, além das descobertas, é a metodologia inovadora que os pesquisadores desenvolveram para registrar a atividade química em tempo real a partir de eletrodos clínicos padrão que são implantados rotineiramente para monitoramento da epilepsia.
Publicado on-line na revista Biologia Atual na segunda-feira (23 de outubro), a pesquisa não apenas fornece novos insights sobre a química do cérebro, que podem ter implicações para uma ampla gama de condições médicas, mas também destaca uma nova capacidade notável de adquirir dados do cérebro humano vivo.
“Nosso grupo está descrevendo a primeira neuroquímica ‘rápida’ registrada por voltametria de humanos conscientes”, disse Read Montague, co-correspondente e autor sênior do estudo, professor pesquisador do VTC Vernon Mountcastle na Virginia Tech e diretor do Center for Human Pesquisa em Neurociências e Laboratório de Neuroimagem Humana do Instituto de Pesquisa Biomédica Fralin da VTC. “Este é um grande passo em frente e a abordagem metodológica foi completamente implementada em humanos – após mais de 11 anos de extenso desenvolvimento”.
Sobre o método
As técnicas de voltametria para fazer leituras eletroquímicas em tempo real em roedores e outros modelos de laboratório produziram insights profundos sobre a função cerebral por cerca de 30 anos, mas não havia um caminho claro para usar as técnicas em humanos, porque elas exigem a inserção de eletrodos no cérebro. .
“Em vez disso, nos concentramos no que já está sendo usado em pacientes para procedimentos médicos”, disse Montague, que também é professor do Departamento de Física da Virginia Tech College of Science e do Departamento de Psiquiatria e Medicina Comportamental da Virginia Tech. Escola de Medicina Carilion. “Quando os cirurgiões já estão colocando um fio no cérebro de alguém? E poderíamos criar um método para aproveitar isso?”
As abordagens iniciais da equipe exigiram a inserção de eletrodos exclusivos de fibra de carbono projetados no Fralin Biomedical Research Institute em pacientes acordados que recebiam cirurgia de estimulação cerebral profunda para a doença de Parkinson ou outros distúrbios.
A equipe de pesquisa demonstrou agora que a eletroquímica pode ser realizada com eletrodos que já estão instalados e em uso clínico padrão, abrindo uma janela para uma atividade cerebral nunca antes vista.
Sobre o sistema de noradrenalina
Os eletrodos estavam na amígdala, uma região do cérebro profundamente interligada ao processamento emocional e profundamente influenciada pelos sinais de NA.
O sistema NA se origina em um pequeno núcleo do mesencéfalo conhecido como locus coeruleus (LC), e há muito tempo é um ponto focal para o desenvolvimento de medicamentos destinados a tratar condições como TDAH, depressão e ansiedade.
“Acredita-se que o sistema LC-NA regula a excitação e a atenção e é um alvo farmacológico em múltiplas condições clínicas, mas a nossa compreensão do seu papel na saúde e na doença tem sido dificultada pela falta de registos diretos em humanos”, disse o co-correspondente e o autor principal Dan Bang, professor associado de medicina clínica e bolsista da Fundação Lundbeck na Universidade de Aarhus, Dinamarca, e professor associado adjunto do Fralin Biomedical Research Institute. “Nós resolvemos esse problema.”
No estudo, três pacientes visualizaram imagens neutras em tabuleiro de xadrez misturadas com imagens carregadas de emoção do Banco de Dados Internacional de Imagens Afetivas, esclarecendo como o sistema NA responde a vários estados emocionais.
Como esperado, os níveis de NA correlacionaram-se com a intensidade emocional, particularmente durante encontros com imagens inesperadas, sublinhando a importância do sistema de NA em condições como o TDAH.
“Este é um trabalho inovador que representa um avanço técnico significativo na nossa capacidade de compreender a atividade cerebral humana”, disse Wael Asaad, diretor de Neurocirurgia Funcional e de Epilepsia do Hospital Rhode Island e vice-presidente de pesquisa do Departamento de Neurocirurgia da Universidade Brown, que não esteve envolvido na pesquisa.
“Embora tenha sido possível registrar a atividade elétrica do cérebro em humanos em uma variedade de ambientes por muitos anos, isso nos dá apenas metade da imagem. A forma como esses neurônios se comunicam com os neurotransmissores em tempo real, em escalas de tempo curtas, geralmente tem sido muito mais difícil de estudar”, disse Asaad. “Além do valor científico deste estudo, as técnicas que ele demonstra serão de enorme valor para uma ampla gama de estudos. Representa um marco nos nossos esforços para compreender as funções dos circuitos cerebrais humanos.”
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