Estudo revela uma dança delicada de mudanças dinâmicas no cérebro consciente

O cérebro humano circula dinamicamente através de um "circuito" de estados ao longo do tempo, o que parece ser crítico para a consciência. Crédito: Zirui Huang, Universidade de Michigan

Imagine que você está no trabalho: você está focado em uma tarefa quando, de repente, sua mente começa a pensar nos pensamentos do fim de semana - ou seja, até você ver seu chefe andando pelo canto do olho. Essa alternância na consciência acontece de forma natural e automática e é o resultado de dois estados cerebrais: a rede de atenção dorsal (RAT), que corresponde à nossa consciência do ambiente ao nosso redor e a rede de modo padrão (RMP), que corresponde a foco interior em nós mesmos.

Os pesquisadores do cérebro consideram esses estados anti-correlacionados, ou seja, quando um está ativo, o outro é suprimido. Os pesquisadores da Michigan Medicine, que estudam a consciência, provaram esse fenômeno usando a ressonância magnética e ilustram, usando um método único, a natureza em constante mudança do cérebro, mesmo sob anestesia ou que não responde.

Os cientistas supuseram que o RAT e o RMP são funções cerebrais de ordem superior associadas à consciência e que são suprimidas durante estados inconscientes. Porém, estudos desses estados se basearam em métodos que foram incapazes de mostrar definitivamente que eles são anti-correlacionados.

A equipe de pesquisa, liderada por Zirui Huang, Ph.D. um pesquisador do Departamento de Anestesiologia da UM, usou medicamentos anestésicos comuns para ver o que acontece com essas duas importantes redes cerebrais. "Queríamos identificar quais redes estão relacionadas à consciência", diz Huang. "Ao suprimir a consciência, desenvolvemos um melhor senso de quais redes são importantes para a consciência pelo processo de eliminação".

A maioria dos estudos anteriores dessas redes se baseou em dados de ressonância magnética calculados em média por vários minutos.

"Mas sabemos que o cérebro está mudando de segundo para segundo com diferentes redes envolvidas em colaboração", diz Anthony Hudetz, DMB, Ph.D., professor de Anestesiologia e diretor do Center for Consciousness Science, e um autor sênior do artigo. "A média temporal pode perder a dinâmica real do cérebro e o que está subjacente a tudo o que o cérebro faz, do nosso pensamento à nossa imaginação".

A abordagem da equipe de estudo, que captou imagens por segundo da atividade cerebral, evita uma técnica controversa de processamento chamada regressão global do sinal, usada para reduzir o ruído dos dados de ressonância magnética na maioria dos outros estudos desse tipo.

Em seu estudo, a equipe comparou 98 participantes que estavam acordados, levemente sedados ou geralmente anestesiados, bem como pacientes com distúrbios cerebrais da consciência, para analisar os padrões de atividade em seus cérebros de segundo para segundo. Usando o aprendizado de máquina, eles descobriram oito redes funcionais primárias de atividade cerebral: o mencionado RAT e RMP, a rede frontoparietal (envolvida no processamento de nível superior), a rede sensorial e motora (envolvida na sensação e movimento), a visual (envolvida na visão) , rede de atenção ventral (envolvida na atenção relacionada a estímulos salientes) e a rede global de ativação e desativação (atividade de todo o próprio cérebro).

A equipe mostrou que o cérebro transita muito rapidamente de uma rede para outra em padrões regulares. As trajetórias de transição constituem um 'circuito temporal', onde o cérebro consciente circula dinamicamente através de um padrão estruturado de estados ao longo do tempo. Em pacientes sob sedação e em pacientes com distúrbios cerebrais, as transições para RAT e RMP, funcionamento cerebral de ordem superior, foram significativamente reduzidas. Eles também descobriram que o padrão de transições entre redes depende de como o sujeito estava inconsciente. "Por exemplo, na cetamina, além da rede de atenção visual e ventral, há um aumento no número de transições para as redes globais de ativação e desativação, que estão relacionadas a sintomas psiquiátricos, como alucinações", diz Huang.

Mais importante, porém, o RAT e RMP anti-correlacionados foram essencialmente isolados do circuito temporal das redes quando os pacientes não responderam (e presumivelmente inconscientes), independentemente do caminho que os levou até lá (drogas ou lesão).

Huang espera, em seguida, identificar como o cérebro regula essas mudanças momento a momento de uma rede para outra.

"Estamos fornecendo uma nova imagem do cérebro, que muda dinamicamente através de um circuito temporal. Esses padrões estruturados de alterações cerebrais são importantes para a consciência".

"O circuito temporal da atividade cerebral dinâmica em escala macro suporta a consciência humana " foi publicado na Science Advances .

Fonte: https://m.medicalxpress.com/news/2020-03-reveals-delicate-dynamic-conscious-brain.html

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