Cérebro funciona como uma caixa de ressonância

Sinais capturados com IRMf no cérebro de uma cobaia e sobrepostos a uma imagem anatômica do animal. As áreas contralaterais em vermelho ativam-se ao mesmo tempo, apesar da grande distância que as separa.
[Imagem: Joana Cabral]

Ondas do cérebro

Nos últimos 20 anos, o estudo de imagens do cérebro obtidas por ressonância magnética funcional - uma tecnologia muito utilizada para obter vídeos ao vivo da atividade cerebral - tem ajudado a detectar padrões complexos de atividade cerebral correlacionada que surgem alterados num amplo leque de distúrbios neurológicos e psiquiátricos.

Estes padrões formam-se de maneira espontânea, mesmo em repouso - ou seja quando nenhuma tarefa está seja executada pela pessoa - e têm sido detectados não só no ser humano, mas também nas cobaias mais usadas pelos cientistas.

Contudo, embora estes padrões espaciais de ativação correlacionada tenham sido consistentemente detectados, a natureza dessas correlações ainda não está clara.

"Ainda não percebemos totalmente como as diversas partes do cérebro comunicam entre si a grande distância. Sabemos que áreas distantes mostram correlações entre os respectivos sinais, que essas correlações estão implicadas na função cerebral, mas ainda não percebemos bem a sua natureza," contou Noam Shemesh, pesquisador da Fundação Champalimaud, em Lisboa.

Shemesh e seus colegas então se propuseram a encontrar uma resposta para essas questões. "Neste estudo, quisemos perceber o que está por trás dessas correlações e investigar os mecanismos envolvidos," disse ele.

Ressonância cerebral

Vários trabalhos teóricos já haviam proposto que esses padrões cerebrais poderiam ser explicados pela existência de ondas de ressonância estacionárias (caracterizadas por pontos de máximo e mínimo fixos no espaço) na estrutura do cérebro, análogas aos modos de vibração dos instrumentos musicais.

Foi a pesquisadora Joana Cabral quem conseguiu pela primeira vez documentar essas ondas de ressonância. Como os exames de ressonância magnética funcional são muito lentos, eles não permitiam documentar as oscilações dos padrões espaciais. Joana então se valeu de uma máquina de última geração e maior potência magnética para fazer uma sequência ultrarrápida de imagens do cérebro de animais de laboratório.

Os resultados não se fizeram esperar. "Os sinais em regiões do cérebro distantes uma da outra oscilam efetivamente ao longo do tempo. Estes padrões oscilatórios assemelham-se aos modos de ressonância dos instrumentos musicais, embora de maior dimensionalidade; são como reverberações, como ecos [não-sonoros] dentro do cérebro," contou a pesquisadora.

Isto sugere que essas ondas - ou modos - de ressonância desempenham um papel determinante na função cerebral. A equipe acredita que esses fenômenos de ressonância estão na raiz da atividade cerebral coerente e coordenada, necessária para o funcionamento normal do cérebro como um todo.

"O nosso estudo também abre um novo caminho na forma como olhamos para as doenças cerebrais," disse Shemesh. "Sabemos que a atividade cerebral fica fortemente afetada na doença, mas não percebemos porquê ou como. Perceber o mecanismo das interações de longo alcance pode levar a uma forma totalmente nova de caracterizar as doenças e de dar pistas para o tipo de tratamento que poderá ser necessário. Por exemplo, se um modo de ressonância específico está ausente num doente, poderíamos pensar em encontrar maneiras de estimular esse modo em particular."

O próximo passo será documentar os modos de ressonância do cérebro em humanos.