O cérebro humano se expande e se contrai com o tempo: esses gráficos mostram como

Quando o neurocientista Jakob Seidlitz levou seu filho de 15 meses ao pediatra para um check-up na semana passada, ele saiu se sentindo insatisfeito. Não havia nada de errado com o filho: o menino parecia estar se desenvolvendo em um ritmo típico, de acordo com os gráficos de altura e peso que o médico usava. O que Seidlitz sentiu que estava faltando era uma métrica equivalente para medir como o cérebro de seu filho estava crescendo. “É chocante a pouca informação biológica que os médicos têm sobre esse órgão crítico”, disse Seidlitz, que trabalha na Universidade da Pensilvânia, na Filadélfia.

Em breve, ele pode ser capaz de mudar isso. Trabalhando com colegas, Seidlitz acumulou mais de 120.000 exames cerebrais, a maior coleção de seu tipo, para criar os primeiros gráficos de crescimento abrangentes para o desenvolvimento do cérebro. Os gráficos mostram visualmente como os cérebros humanos se expandem rapidamente nos primeiros anos de vida e depois diminuem lentamente com a idade. A magnitude do estudo, publicado na revista Nature, surpreendeu os neurocientistas, que há muito tempo tiveram que lidar com problemas de reprodutibilidade em suas pesquisas, em parte devido ao pequeno tamanho das amostras. A ressonância magnética nuclear (RMN) é cara, o que significa que os cientistas geralmente têm um número limitado de participantes que podem se inscrever para experimentos.

“O enorme conjunto de dados que eles coletaram é extremamente impressionante e realmente define um novo padrão para o campo”, disse Angela Laird, neurocientista cognitiva da Florida International University, em Miami. Mesmo assim, os autores alertam que seu banco de dados não é totalmente inclusivo: eles tiveram dificuldade em coletar exames cerebrais de todas as regiões do mundo. Os gráficos resultantes, dizem eles, são apenas um primeiro rascunho, e mais ajustes seriam necessários para implementá-los em ambientes clínicos.

Se os gráficos forem finalmente implementados para pediatras, será necessário muito cuidado para garantir que eles não sejam mal interpretados, de acordo com Hannah Tully, neurologista pediátrica da Universidade de Washington em Seattle. “Um grande cérebro não é necessariamente um cérebro que funcione bem”, ressaltou.

Não é uma tarefa fácil

Como a estrutura do cérebro varia significativamente de pessoa para pessoa, os pesquisadores tiveram que adicionar um grande número de varreduras para criar um conjunto confiável de gráficos de crescimento com significância estatística. Para Richard Bethlehem, neurocientista da Universidade de Cambridge, Reino Unido, e coautor do estudo, essa não é uma tarefa fácil. Em vez de executar milhares de exames, o que levaria décadas e seria proibitivamente caro, os pesquisadores recorreram a 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, que deu aos pesquisadores menos tempo em seus laboratórios e mais tempo do que o normal com suas caixas de entrada de e-mail.

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

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

Um primeiro rascunho

O estudo vem na esteira de um artigo explosivo publicado na Nature em março 16, que mostra que a maioria dos experimentos de imagem cerebral contém muito poucas varreduras para detectar com segurança as ligações entre a função cerebral e comportamento, o que significa que suas conclusões podem estar incorretas. Diante dessa descoberta, Laird espera que o campo avance no sentido de adotar uma estrutura semelhante à usada por Seidlitz e Belém, para aumentar o poder estatístico.

Acumular tantos conjuntos de dados é semelhante a uma “obra-prima diplomática”, disse Nico Dosenbach, neurocientista da Universidade de Washington em St. Louis, Missouri, co-autor do estudo de 16 de março. Para ele, essa é a escala na qual os pesquisadores devem operar ao adicionar imagens cerebrais.

Apesar do tamanho do conjunto de dados, Seidlitz, Belém e seus colegas reconhecem que seu estudo sofre de um problema endêmico para estudos de neuroimagem: uma notável falta de diversidade. As varreduras cerebrais coletadas 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”, disse 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 todas as varreduras cerebrais usadas no estudo.

“Bilhões de pessoas em todo o mundo não têm acesso a máquinas de ressonância magnética, dificultando a obtenção de vários dados de imagens cerebrais”, alertou Laird. Mas os autores não pararam de tentar e 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 proprietários das varreduras cerebrais usadas 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-los. Esses cientistas foram posteriormente nomeados autores do artigo.

Enquanto isso, os proprietários dos conjuntos de dados abertos receberam apenas uma menção no documento, o que não é tão prestigioso para pesquisadores que buscam financiamento, colaborações e promoções. Seidlitz, Belém e seus colegas processaram esses dados. Na maioria dos casos, Belém reconheceu que essencialmente não havia contato direto com os proprietários desses conjuntos de dados. O documento lista cerca de 200 autores e cita o trabalho de centenas de pessoas que contribuíram para exames cerebrais.

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