Seu cérebro se expande e encolhe ao longo do tempo – esses gráficos mostram como

Os gráficos mostram visualmente como o cérebro humano se expande rapidamente no início da vida e depois encolhe lentamente com a idade.

07 Abr, 2022

Com base em mais de 120.000 exames cerebrais, os gráficos ainda são preliminares. Mas os pesquisadores esperam que um dia possam ser usados ​​como uma ferramenta clínica de rotina pelos médicos. Quando o neurocientista Jakob Seidlitz levou seu filho de 15 meses ao pediatra para um check-up na semana passada, ele saiu insatisfeito. Não havia nada de errado com seu filho - o jovem parecia estar se desenvolvendo em um ritmo típico, de acordo com as tabelas de altura e peso usadas pelo médico. O que Seidlitz achava que faltava era uma métrica equivalente para avaliar como o cérebro de seu filho estava crescendo. “É chocante a pouca informação biológica que os médicos têm sobre esse órgão crítico”, diz Seidlitz, que trabalha na Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia.

Em breve, ele poderá mudar isso. Trabalhando com colegas, Seidlitz acumulou mais de 120.000 exames cerebrais – a maior coleção desse tipo – para criar os primeiros gráficos de crescimento abrangentes para o desenvolvimento do cérebro. Os gráficos mostram visualmente como o cérebro humano se expande rapidamente no início da vida e depois encolhe lentamente com a idade. A magnitude do estudo, publicado na Nature em 6 de abril , surpreendeu os neurocientistas, que há muito enfrentam problemas de reprodutibilidade em suas pesquisas, em parte por causa do pequeno tamanho das amostras. A ressonância magnética (RM) é cara, o que significa que os cientistas geralmente são limitados no número de participantes que podem inscrever em experimentos. “O enorme conjunto de dados que eles reuniram é extremamente impressionante e realmente define um novo padrão para o campo”, diz Angela Laird, neurocientista cognitiva da Florida International University, em Miami.

Mesmo assim, os autores alertam que seu banco de dados não é completamente inclusivo – eles lutaram para reunir exames cerebrais de todas as regiões do globo. Os gráficos resultantes, dizem eles, são apenas um primeiro rascunho, e ajustes adicionais seriam necessários para implantá-los em ambientes clínicos. Se os gráficos forem eventualmente lançados aos pediatras, será necessário muito cuidado para garantir que não sejam mal interpretados, diz Hannah Tully, neurologista pediátrica da Universidade de Washington em Seattle. “Um cérebro grande não é necessariamente um cérebro que funciona bem”, diz ela.

Nenhuma tarefa fácil

Como a estrutura do cérebro varia significativamente de pessoa para pessoa, os pesquisadores tiveram que agregar um grande número de varreduras para criar um conjunto confiável de gráficos de crescimento com significância estatística. Essa não é uma tarefa fácil, diz Richard Bethlehem, neurocientista da Universidade de Cambridge, Reino Unido, e coautor do estudo. Em vez de executar milhares de exames, o que levaria décadas e seria proibitivamente caro, os pesquisadores se voltaram para estudos de neuroimagem já concluídos. Bethlehem e Seidlitz enviaram e-mails para pesquisadores de todo o mundo perguntando se eles compartilhariam seus dados de neuroimagem para o projeto. A dupla ficou impressionada com o número de respostas, que atribuem à pandemia de COVID-19, dando aos pesquisadores menos tempo em seus laboratórios e mais tempo do que o habitual com suas caixas de entrada de e-mail.

No total, a equipe agregou 123.894 exames de ressonância magnética de 101.457 pessoas, desde fetos 16 semanas após a concepção até adultos de 100 anos. As varreduras incluíram cérebros de pessoas neurotípicas, bem como pessoas com uma variedade de condições médicas, como a doença de Alzheimer, e diferenças neurocognitivas, incluindo o transtorno do espectro do autismo. Os pesquisadores usaram modelos estatísticos para extrair informações das imagens e garantir que os exames fossem diretamente comparáveis, independentemente do tipo de máquina de ressonância magnética usada.

O resultado final é um conjunto de gráficos que traçam várias métricas-chave do cérebro por idade. Algumas métricas, como volume de substância cinzenta e espessura cortical média (a largura da substância cinzenta) atingem o pico no início do desenvolvimento de uma pessoa, enquanto o volume de substância branca (encontrada mais profundamente no cérebro) tende a atingir o pico por volta dos 30 anos (ver 'Mudança cerebral'). Os dados sobre o volume ventricular (quantidade de líquido cefalorraquidiano no cérebro), em particular, surpreenderam Bethlehem. Os cientistas sabiam que esse volume aumenta com a idade, porque normalmente está associado à atrofia cerebral, mas Bethlehem ficou chocada com a rapidez com que tende a crescer no final da idade adulta.

Um primeiro esboço 

O estudo vem logo após um artigo bombástico publicado na Nature em 16 de março, mostrando que a maioria dos experimentos de imagem cerebral contém muito poucas varreduras para detectar de forma confiável as ligações entre a função cerebral e o comportamento, o que significa que suas conclusões podem estar incorretas. Diante dessa descoberta, Laird espera que o campo avance para a adoção de uma estrutura semelhante à usada por Seidlitz e Bethlehem, para aumentar o poder estatístico. Acumular tantos conjuntos de dados é semelhante a uma “obra-prima diplomática”, diz Nico Dosenbach, neurocientista da Universidade de Washington em St. Louis, Missouri, coautor do estudo de 16 de março. Ele diz que essa é a escala em que os pesquisadores devem operar ao agregar imagens cerebrais.

Apesar do tamanho do conjunto de dados, Seidlitz, Bethlehem e seus colegas reconhecem que seu estudo sofre de um problema endêmico em estudos de neuroimagem – uma notável falta de diversidade. Os exames cerebrais que eles coletaram vêm principalmente da América do Norte e da Europa e refletem desproporcionalmente populações brancas, em idade universitária, urbanas e ricas. Isso limita a generalização das descobertas, diz Sarah-Jayne Blakemore, neurocientista cognitiva da Universidade de Cambridge. O estudo inclui apenas três conjuntos de dados da América do Sul e um da África – representando cerca de 1% de todos os exames cerebrais usados ​​no estudo. Bilhões de pessoas em todo o mundo não têm acesso a máquinas de ressonância magnética, dificultando a obtenção de diversos dados de imagens cerebrais, diz Laird. Mas os autores não pararam de tentar. Eles lançaram um site onde pretendem atualizar seus gráficos de crescimento em tempo real à medida que recebem mais exames cerebrais.

Com grandes conjuntos de dados, grande responsabilidade 

Outro desafio foi determinar como dar o devido crédito aos donos dos exames cerebrais usados ​​para construir os gráficos. Algumas das varreduras vieram de conjuntos de dados de acesso aberto, mas outras foram fechadas para pesquisadores. A maioria das varreduras de dados fechados ainda não havia sido processada de forma a permitir que fossem incorporadas aos gráficos de crescimento, então seus proprietários fizeram um trabalho extra para compartilhá-las. Esses cientistas foram então nomeados como autores do artigo. Enquanto isso, os proprietários dos conjuntos de dados abertos receberam apenas uma citação no artigo – o que não tem tanto prestígio para pesquisadores que buscam financiamento, colaborações e promoções. Seidlitz, Bethlehem e seus colegas processaram esses dados. Na maioria dos casos, Bethlehem diz que essencialmente não houve contato direto com os proprietários desses conjuntos de dados. O artigo lista cerca de 200 autores e cita o trabalho de centenas de outros que contribuíram com exames cerebrais.

Existem várias razões pelas quais os conjuntos de dados podem ser fechados: por exemplo, para proteger a privacidade dos dados de saúde ou porque os pesquisadores não têm recursos para torná-los públicos. Mas isso não torna justo que os pesquisadores que abriram seus conjuntos de dados não tenham recebido autoria, dizem os autores. No Supplementary Information de seu artigo, eles argumentam que a situação “desincentiva perversamente a ciência aberta, uma vez que as pessoas que mais fazem para disponibilizar seus dados abertamente podem ser menos propensas a merecer reconhecimento”. Bethlehem e Seidlitz afirmam que as diretrizes de autoria de periódicos, incluindo Nature – que dizem que cada autor deve ter feito “contribuições substanciais” para, por exemplo, a análise ou interpretação de dados – são um obstáculo. ( NaturezaA equipe de notícias da empresa é editorialmente independente de sua editora.)

Um porta-voz da Nature responde que a questão foi “considerada cuidadosamente pelos editores e autores de acordo com nossas políticas de autoria” e que “todos os conjuntos de dados foram devidamente creditados de acordo com nossa política de citação de dados”. Em última análise, essas preocupações podem ser rastreadas até a forma como os pesquisadores são avaliados pela empresa científica, diz Kaja LeWinn, epidemiologista social da Universidade da Califórnia, em San Francisco, que estuda o neurodesenvolvimento. Ela diz que cabe a todas as partes interessadas relevantes – incluindo financiadores, periódicos e instituições de pesquisa – reavaliar como a ciência do cérebro pode ser reconhecida e recompensada adequadamente, especialmente à medida que esses tipos de estudo em larga escala se tornam mais comuns.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00971-1

Imagem: Pesquisadores criaram gráficos de crescimento do cérebro que cobrem a vida humana, agregando mais de 120.000 exames. Crédito: Zephyr/SPL/

Fonte: https://www.nature.com/articles/d41586-022-00971-1?utm_source=Nature+Briefing&utm_campaign=8c0a512361-briefing-dy-20220407&utm_medium=email&utm_term=0_c9dfd39373-8c0a512361-46769198

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