Neurociência de ponta e econômica: conheça o ‘Midnight Scan Club’


Na falta de verbas e de voluntários, grupo de pesquisadores escaneia o próprio cérebro durante a madrugada, em busca de dados individualizados do funcionamento cerebral.

25 de agosto de 2017     Por Redação WebContent, especial para CEPID BRAINN

cerebro do professor Nico Dosenbach

Cérebro do neurocientista Nico Dosenbach, um resultado de escaneamentos realizados na calada da noite. IMAGEM: Universidade de Washington

É meia-noite. Enquanto a maioria das pessoas dorme, um grupo de dez cientistas se reúne para fazer exames de ressonância magnética na Faculdade de Medicina da Universidade de Washington, em Saint Louis, nos Estados Unidos. As “cobaias” do estudo são… eles mesmos. Conheça o Midnight Scan Club.

A história do Clube de Exames à Meia-Noite, em tradução livre para o português, começou em 2013 como uma solução criativa – e econômica – para colocar em prática a ideia do médico Nico Dosenbach, professor assistente de Pediatria e Neurologia do Desenvolvimento na Universidade de Washington. O cientista pretendia coletar grandes quantidades de dados de alguns poucos cérebros humanos para tentar observar as especificidades de cada um. O experimento ia na contramão da maior parte dos estudos na área, que geralmente buscam analisar uma grande quantidade de amostras para obter um valor médio dos dados.

“Fazer uma média destrói todas as características finas da organização do cérebro, assim como o que acontece quando obtemos uma ‘face média’ a partir de diversas fotos de rostos humanos – tudo fica um pouco borrado e manchado”

“Nós queríamos adotar uma abordagem diferente”, conta Dosenbach. “Calcular uma média a partir do estudo de cérebros de muitos indivíduos permitiu aos cientistas aprender muito sobre as funções desse órgão. Mas analisar informações no nível individual pode trazer novas oportunidades em termos de precisão. O objetivo é descobrir variações individuais que possam ter um papel importante em doenças neurológicas, desde enxaquecas até a Doença de Alzheimer ou traumas cranioencefálicos”.

Como explica o pesquisador, a média pode fornecer uma boa noção de como é o cérebro humano, mas nenhum cérebro é igual ao outro e dificilmente algum será igual ao “cérebro médio”. Por isso, olhar para esses órgãos individualmente, como o Midnight Scan Club faz, pode trazer novas informações que poderão ser utilizadas para o desenvolvimento de tratamentos individualizados no futuro.

 

CAMINHO PARA MEDICAÇÕES E TRATAMENTOS INDIVIDUALIZADOS

“Isso é emocionante também para a neurociência básica, pois os mapas individuais que obtivemos são diferentes dos atuais mapas cerebrais [feitos com base em uma média de indivíduos]”, explica Dosenbach. “Nós aprendemos que fazer uma média destrói todas as características finas da organização do cérebro, assim como o que acontece quando obtemos uma ‘face média’ a partir de diversas fotos de rostos humanos – tudo fica um pouco borrado e manchado”.

“Utilizando esse método, nós poderemos um dia ser capazes de individualizar medicações e tratamentos neuropsiquiátricos baseados nas características específicas das redes cerebrais de cada paciente. Nós gostaríamos de fornecer uma Medicina personalizada para tratar convulsões, enxaquecas e depressão”, elucubra o pesquisador.

 

CIÊNCIA DE PONTA, FEITA COM ECONOMIA E ‘NO APERTO’

scanner de fMRI

Realizar o estudo, entretanto, era um enorme desafio para Dosenbach. As duas grandes dificuldades do pesquisador eram encontrar voluntários que aceitassem permanecer diversas horas em uma barulhenta e desconfortável máquina de ressonância magnética, e pagar o alto custo dos exames: na época, cerca de US$ 600 por hora.

“A maior desvantagem de obter imensas quantidades de dados de cada pessoa é o alto custo”, diz Dosenbach. “E, como eu ainda era um recém-contratado, meu orçamento era extremamente limitado. Além disso, a máquina estava quase sempre reservada para outros exames”.

Para tentar encontrar uma forma mais viável de realizar sua pesquisa, Dosenbach conversou com seu colega Steve Nelson, na época pesquisador da área de psicologia da mesma Universidade. Nelson interessou-se pelo desafio e descobriu, então, que o preço para usar a máquina de ressonância magnética após a meia-noite era 90% menor.

“Nosso lema se tornou “Carpe noctem”, ou “aproveite a noite”, brinca Dosenbach.

grupo midnight scan club

O grupo do Midnight Scan Club, com a camiseta ‘Carpe noctem’. Nico é o pesquisador da direita; Nelson, o da ponta esquerda.

 

Foi fundado, assim, o Midnight Scan Club, unindo economia e ‘voluntariado’. Dosenbach e Nelson – hoje diretor de Neuroimagem do Departamento de Assuntos de Veteranos dos Estados Unidos em Waco, no Texas – foram as primeiras “cobaias” da pesquisa. Os cientistas escanearam os próprios cérebros em 12 sessões de ressonância magnética de duas horas cada durante as madrugadas na Universidade.

O clube cresceu com a adesão de oito voluntários, que eram estudantes de graduação ou professores recém-contratados da Univ. de Washington e que tinham entre 20 e 40 anos de idade.

“O estudo não foi fácil”, diz Dosenbach. “Nós já estávamos sobrecarregados profissionalmente e os exames de ressonância magnética eram experiências desagradáveis. Era difícil ficar acordado. E nós tínhamos nossas vidas pessoais também. Na época, eu tinha um filho pequeno em casa e minha esposa estava grávida de sete meses. Foi um grande sacrifício para ela quando eu tinha que ficar tanto tempo do dia e da noite fora de casa; e, quando estava em casa, estava com sono”.

O experimento, entretanto, obteve bons resultados e custou apenas US$ 12 mil, em vez dos US$ 125 mil que custaria caso os exames tivessem sido realizados durante o dia.

 

O CÉREBRO DE CADA UM: ÚNICO E INIMITÁVEL

O Midnight Scan Club realizou pesquisa de ponta por menos de 10% dos custos normais que o estudo demandaria.

Os pesquisadores fizeram dois tipos diferentes de exames de ressonância magnética no estudo: ressonância magnética funcional, que revela quais regiões do cérebro ficam ativas durante atividades específicas, e ressonância magnética de conectividade funcional em estado de repouso (resting-state), que explora as conexões neurais enquanto o cérebro não está realizando nenhuma tarefa em especial (isto é, está em ‘descanso’).

A análise das imagens provenientes dos dez cérebros revelou diversas variações na organização das redes cerebrais dos membros do Midnight Scan Club. Na maioria dos indivíduos, por exemplo, a rede cerebral como um todo forma um grande loop. Entretanto, os cérebros de Dosenbach e de um outro participante mostraram ter conexões muito mais lineares.

organizacao do cerebro humano

“O que significa meu cérebro ser diferente?”, questiona Dosenbach. “Eu não sei. Porém, acredita-se que uma rede circular pode aumentar a eficiência do processamento de informações”.

O pesquisador compara o cenário com dois motoristas que escolhem rotas diferentes para o mesmo destino: um deles utiliza uma grande estrada e chega rapidamente; o outro vai por ruas pequenas e demora mais. Ao final, ambos chegam no mesmo lugar, apesar de utilizarem métodos distintos e levarem tempos diferentes.

“No futuro, pretendemos analisar um número maior de amostras e esperamos elucidar quais variações nas conexões neurais afetam o comportamento e quais não afetam”, diz Dosenbach. ”Nossa pequena amostra não teve grande diversidade, mas os dados já sugeriram diversas variações. Se coletarmos mais dados de alta qualidade de um número maior de pessoas, podemos fazer mapas mais precisos da arquitetura funcional do cérebro de cada indivíduo. Isso pode ser importante para entender por que cada pessoa responde de forma única a diferentes tratamentos. O conjunto de dados também pode ajudar neurologistas a entender e tratar melhor algumas doenças neurológicas”, complementa o ‘pesquisador-cobaia’.

 

PESQUISA INSPIRADA
projeto conectoma humano

A pesquisa foi inspirada, em parte, pelo Projeto Conectoma Humano, uma colaboração global que busca mapear os circuitos do cérebro humano por meio de métodos de neuroimagem. Dosenbach diz que outra inspiração, para ele, foi o neurocientista Russell Poldrack, professor de psicologia da Universidade de Stanford. “Russ foi o primeiro a se auto-escanear duas vezes por semana por quase 18 meses. Nós admiramos sua abordagem e queríamos expandi-la”.

 

Outros grupos de pesquisa já demonstraram interesse tanto em imitar o método de coleta de dados do Midnight Scan Club quanto em colaborar na análise de seus dados. “Para mim, essa é uma mudança de paradigma na área de neuroimagem”, diz Dosenbach. “Estou empolgado para ver onde isso irá nos levar na busca por descobrir os mistérios do cérebro humano”.

A pesquisa foi publicada online no dia 27 de julho no periódico científico Neuron e será a capa da edição impressa no dia 16 de agosto. O conjunto de dados está disponível online como recurso para outros neurocientistas tentarem obter mais informações sobre como funcionam os circuitos do cérebro humano.

 

Acesse os dados de fMRI do Midnight Scan Club!

 

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