Neurocientistas detectam cinco grandes fases da estrutura cerebral na vida humana média

Neurocientistas da Universidade de Cambridge identificaram cinco “épocas principais” da estrutura cerebral ao longo da vida humana, à medida que nossos cérebros se reconectam para suportar diferentes formas de pensar enquanto crescemos, amadurecemos e, por fim, declinamos.

Um estudo liderado pela Unidade de Cognição e Ciências do Cérebro MRC de Cambridge comparou os cérebros de 3.802 pessoas entre zero e noventa anos de idade usando conjuntos de dados de varreduras de difusão de ressonância magnética, que mapeiam conexões neurais rastreando como as moléculas de água se movem através do tecido cerebral.

Num estudo publicado em Comunicações da Naturezaos cientistas dizem ter detectado cinco grandes fases da estrutura cerebral na vida humana média, divididas por quatro “pontos de viragem” cruciais entre o nascimento e a morte, quando os nossos cérebros se reconfiguram.

A “topologia” do cérebro infantil vai desde o nascimento até um ponto de viragem aos nove anos de idade, quando transita para a fase da adolescência – uma era que dura até aos 32 anos, em média.

Aos trinta e poucos anos, a fiação neural do cérebro muda para o modo adulto. Esta é a era mais longa, que dura mais de três décadas. Um terceiro ponto de viragem por volta dos 66 anos marca o início de uma fase de “envelhecimento precoce” da arquitetura cerebral. Finalmente, o cérebro do “envelhecimento tardio” toma forma por volta dos 83 anos.

“Sabemos que a fiação do cérebro é crucial para o nosso desenvolvimento, mas não temos uma visão geral de como ela muda ao longo de nossas vidas e por quê”, disse a Dra. Alexa Mousley, bolsista da Gates Cambridge que liderou a pesquisa. “Este estudo é o primeiro a identificar as principais fases da fiação cerebral ao longo da vida humana.”

“Essas eras fornecem um contexto importante sobre aquilo em que nossos cérebros podem ser melhores, ou mais vulneráveis, em diferentes fases de nossas vidas. Isso poderia nos ajudar a entender por que alguns cérebros se desenvolvem de maneira diferente em momentos-chave da vida, sejam dificuldades de aprendizagem na infância ou demência em nossos últimos anos.

Desde a infância até à infância, os nossos cérebros são definidos pela “consolidação de redes”, à medida que a riqueza de sinapses – os conectores entre os neurónios – produzidas em excesso no cérebro de um bebé é reduzida, sobrevivendo os mais activos.

Em todo o cérebro, as conexões se religam no mesmo padrão desde o nascimento até os nove anos de idade.

Entretanto, a substância cinzenta e a substância branca crescem rapidamente em volume, de modo que a espessura cortical – a distância entre a substância cinzenta externa e a substância branca interna – atinge um pico, e o dobramento cortical, as cristas características na parte externa do cérebro, estabiliza.

No primeiro ponto de viragem, aos nove anos de idade, o cérebro está a experimentar uma mudança radical na capacidade cognitiva, bem como um risco aumentado de perturbações de saúde mental.

A segunda “época” do cérebro, a era da adolescência, vê a massa branca continuar a crescer em volume, de modo que a organização das redes de comunicação do cérebro é cada vez mais refinada, conforme medido pela difusão da água nos exames.

Esta era é definida pela eficiência das conexões tanto dentro de regiões específicas como pela comunicação rápida em todo o cérebro, o que está relacionado com um melhor desempenho cognitivo.

“A eficiência neural é, como você pode imaginar, bem conectada por caminhos curtos, e a era da adolescência é a única em que essa eficiência está aumentando”, disse Mousley.

Estes desenvolvimentos atingem o pico no início dos anos 30, em média, o que é o “ponto de viragem topológico mais forte” de toda a vida, dizem os investigadores.

Por volta dos 32 anos, vemos as mudanças mais direcionais na fiação e a maior mudança geral na trajetória, em comparação com todos os outros pontos de inflexão.

Embora a puberdade ofereça um início claro, o fim da adolescência é muito mais difícil de definir cientificamente. Com base puramente na arquitetura neural, descobrimos que as mudanças na estrutura cerebral, semelhantes às da adolescência, terminam por volta dos trinta e poucos anos”.

Dra. Alexa Mousley, bolsista da Gates Cambridge

Aos 32 anos começa a era mais longa, a da idade adulta. A arquitetura cerebral estabiliza em comparação com fases anteriores – sem grandes pontos de viragem durante trinta anos. Isto corresponde a um “platô de inteligência e personalidade” baseado em outros estudos, dizem os pesquisadores.

Eles também descobriram que a “segregação” é mais perceptível durante esta época, à medida que as regiões começam lentamente a tornar-se mais compartimentadas.

O ponto de viragem aos 66 anos é muito mais suave e não é definido por quaisquer grandes mudanças estruturais, embora os investigadores ainda tenham encontrado mudanças significativas no padrão das redes cerebrais, em média, por volta desta idade.

“Os dados sugerem que uma reorganização gradual das redes cerebrais culmina em meados dos anos sessenta”, disse Mousley. “Isto está provavelmente relacionado com o envelhecimento, com uma conectividade ainda mais reduzida à medida que a matéria branca começa a degenerar.

“Esta é uma época em que as pessoas enfrentam um risco aumentado de uma variedade de condições de saúde que podem afetar o cérebro, como a hipertensão”.

O último ponto de viragem ocorre por volta dos 83 anos, e entra-se na época final da estrutura cerebral. Embora os dados sejam limitados para esta era, a característica definidora é uma mudança do global para o local, à medida que a conectividade de todo o cérebro diminui ainda mais, com uma maior dependência de determinadas regiões.

“Olhando para trás, muitos de nós sentimos que nossas vidas foram caracterizadas por diferentes fases. Acontece que os cérebros também passam por essas eras”, acrescentou o autor sênior Prof Duncan Astle, professor de Neuroinformática em Cambridge.

“Muitas condições de neurodesenvolvimento, saúde mental e neurológicas estão ligadas à forma como o cérebro está conectado. Na verdade, as diferenças nas conexões cerebrais predizem dificuldades de atenção, linguagem, memória e uma série de comportamentos diferentes.”

“Compreender que a jornada estrutural do cérebro não é uma questão de progressão constante, mas sim um dos poucos pontos de viragem importantes, irá ajudar-nos a identificar quando e como a sua fiação é vulnerável à perturbação”.

A pesquisa foi apoiada pelo Conselho de Pesquisa Médica, pela Fundação Gates e pela Templeton World Charitable Foundation.