Em um novo estudo, pesquisadores de Yale descobriram três padrões de atividade cerebral compartilhados por centenas de pessoas.
Um desafio fundamental no esforço de vincular a atividade cerebral ao comportamento é que a atividade cerebral, medida por ressonância magnética funcional (fMRI), por exemplo, é extraordinariamente complexa. Essa complexidade pode dificultar encontrar padrões de atividade recorrentes entre diferentes pessoas ou dentro de indivíduos.
Em um novo estudo, pesquisadores de Yale conseguiram pegar dados de fMRI, reduzir sua complexidade e, ao fazer isso, descobrir padrões estáveis de atividade compartilhados por mais de 300 pessoas diferentes. As descobertas, dizem os pesquisadores, são um passo promissor para descobrir biomarcadores para transtornos psiquiátricos.
O estudo foi publicado em 24 de setembro na revista PLOS Biology.
“Como a atividade cerebral humana é tão complexa, ela pode ser pouco confiável, principalmente quando você está buscando reprodutibilidade”, disse Kangjoo Lee, autor principal do estudo e cientista pesquisador associado do Departamento de Psiquiatria da Escola de Medicina de Yale. “Neste estudo, queríamos capturar características da atividade cerebral que estivessem ligadas a características do comportamento humano e também fossem consistentes entre pessoas diferentes.”
Pesquisadores revelaram padrões cerebrais usando uma abordagem semelhante àquela que representa os padrões complexos de uma sequência de dança por meio de um pequeno número de movimentos básicos.
Para fazer isso, os pesquisadores usaram dados de fMRI de 337 adultos jovens saudáveis, cada um dos quais passou por quatro exames de fMRI de 15 minutos.
“Essas imagens, que foram tiradas durante um estado de repouso, eram essencialmente instantâneos da atividade cerebral”, disse Lee. “Então, com o tempo, fomos capazes de observar mudanças momento a momento na atividade cerebral.”
Cada instantâneo representava uma atividade que ocorria no cérebro em um momento específico, o que incluía muitas redes cerebrais diferentes envolvidas em muitos processos diferentes, contribuindo para a complexidade dos dados.
Para revelar padrões compartilhados nos dados, os pesquisadores aplicaram uma abordagem chamada redução de dimensão de dados, que, diz Lee, essencialmente pega dados complexos de alta dimensão, como atividade cerebral, e os reduz a um espaço de menor dimensão. A ideia é semelhante a representar o padrão complexo de uma sequência de dança por meio de um pequeno número de movimentos básicos.
Depois de reduzir a complexidade dos dados, os pesquisadores descobriram três padrões compartilhados de atividade cerebral que eram “altamente recorrentes entre os participantes e dentro dos participantes”, disse Lee.
Além disso, embora esses padrões tenham sido encontrados entre todos os participantes, também houve diferenças entre os indivíduos. Por exemplo, os pesquisadores observaram diferenças em termos de qual dos três estados os diferentes indivíduos passaram mais tempo, quanto tempo permaneceram em estados específicos e entre quais estados as pessoas fizeram a transição. As descobertas sugerem que esses tipos de padrões podem revelar informações sobre algo compartilhado entre diferentes pessoas – como um comportamento – bem como diferenças individuais relacionadas a esses comportamentos ou como eles mudam ao longo do tempo.
Os pesquisadores agora estão considerando como essa abordagem poderia ser aplicada a transtornos psiquiátricos.
“Aqui, observamos adultos saudáveis, mas se fizermos uma análise semelhante em uma população clínica, podemos encontrar padrões cerebrais recorrentes que são compartilhados entre essa população, mas não entre indivíduos saudáveis”, disse o coautor sênior John Murray, ex-professor de psiquiatria e física em Yale, agora professor no Dartmouth College. “Portanto, esses padrões compartilhados podem representar biomarcadores de doenças psiquiátricas que são úteis em ambientes clínicos.”
O estudo atual dá suporte a essa ideia. Os pesquisadores descobriram que os padrões nos quais as pessoas passavam mais tempo e os padrões para os quais elas transitavam estavam associados à função cognitiva, regulação emocional e uso de álcool e substâncias.
“Descobrir padrões cerebrais recorrentes em populações clínicas pode nos dizer algo sobre a atividade neural associada a sintomas específicos e como ela difere entre indivíduos”, disse Lee.
Mallory Locklear