O cérebro humano está sempre funcionando, processando informações que chegam em prazos muito diferentes. Algumas pistas exigem uma resposta imediata às mudanças no ambiente, enquanto outras se revelam mais lentamente à medida que interpretamos o significado, o contexto ou a intenção.
Um novo estudo, da Rutgers Health, foi publicado Comunicação da naturezaExplora como o cérebro integra esses sinais rápidos e lentos. A pesquisa se concentra em como as redes de conexões da substância branca ajudam a comunicar diferentes regiões do cérebro, apoiando o pensamento, a tomada de decisões e o comportamento.
Regiões cerebrais funcionam em diferentes relógios internos
Nem todas as partes do cérebro processam informações da mesma maneira ou na mesma velocidade. Cada região opera em uma janela de tempo característica, conhecida como escalas de tempo neurais intrínsecas, ou INTs, para abreviar. Estas escalas de tempo refletem quanto tempo uma região retém informações antes de passar para o próximo sinal.
“Para influenciar o nosso ambiente através da acção, o nosso cérebro deve integrar informações processadas ao longo de diferentes períodos de tempo”, disse Lynden Parkes, professor assistente de psiquiatria na Rutgers Health e autor sénior do estudo. “O cérebro consegue isso usando as suas conexões de matéria branca para compartilhar informações entre diferentes regiões, e esta integração é crucial para o comportamento humano”.
Mapeando conexões cerebrais em quase 1.000 pessoas
Para entender como funciona essa integração, Parkes e seus colegas examinaram dados de imagens cerebrais de 960 indivíduos. Usando essas informações, eles criaram um mapa detalhado das conexões cerebrais de cada pessoa, conhecido como conectoma. A equipe então aplicou modelos matemáticos que descrevem como a informação se move através dessas redes para rastrear como os sistemas complexos evoluem ao longo do tempo.
“Nosso trabalho explora os mecanismos subjacentes a esse processo em humanos, modelando regiões INT diretamente de sua conectividade”, disse Parkes, membro principal do Rutgers Brain Health Institute e do Center for Advanced Human Brain Imaging Research. “Isso cria uma ligação direta entre como as regiões do cérebro processam informações localmente e como esse processo é compartilhado por todo o cérebro para produzir comportamento”.
Por que a diferença horária é importante para o conhecimento
Os pesquisadores descobriram que a forma como as escalas de tempo neurais são organizadas no córtex cerebral desempenha um papel importante na eficiência com que o cérebro muda entre padrões de atividade em grande escala ligados ao comportamento. Esta organização do tempo não era a mesma para todos.
“Descobrimos que a forma como o cérebro processa informações em velocidades diferentes ajuda a explicar por que as pessoas variam em suas habilidades cognitivas”, disse Parkes.
O estudo também descobriu que estes padrões de temporização estão ligados a características genéticas, moleculares e celulares do tecido cerebral, ligando as descobertas a processos biológicos fundamentais. Ligações semelhantes foram observadas no cérebro de camundongos, sugerindo que esses processos são compartilhados entre as espécies.
“Nosso trabalho destaca uma ligação fundamental entre a conectividade da substância branca do cérebro e suas propriedades computacionais locais”, disse Parkes. “Aqueles cuja fiação cerebral está bem adaptada à forma como diferentes regiões lidam com informações rápidas e lentas mostram habilidades cognitivas superiores”.
Implicações para a pesquisa em saúde mental
Com base nestas descobertas, a equipa de investigação está agora a aplicar a mesma abordagem a condições neuropsiquiátricas, como esquizofrenia, perturbação bipolar e depressão. O objetivo é compreender como as mudanças na conectividade cerebral podem interromper o processamento de informações ao longo do tempo.
O estudo foi conduzido em colaboração com Abram Holmes, professor associado de psiquiatria e membro principal do Rutgers Brain Health Institute e do Centro de Pesquisa Avançada de Imagens do Cérebro Humano, dos pesquisadores de pós-doutorado Ahmed Beh e Amber Howell e Jason Z. Kim da Universidade Cornell.
