O que faz o nosso cérebro quando a mente está em repouso
Novos conhecimentos sobre a rede de modos predefinidos do cérebro
A rede de modos predefinidos do cérebro (DMN) é um grupo de regiões que ficam activas quando não estamos envolvidos com o que nos rodeia - por exemplo, quando sonhamos acordados. No entanto, quando estamos a resolver tarefas, esta rede está menos ativa. Os investigadores do Forschungszentrum Jülich, na Alemanha, investigaram agora a estrutura e a função desta rede através da análise de tecidos cerebrais e da aplicação de técnicas avançadas de ressonância magnética. O seu estudo revelou diferenças microestruturais que influenciam a forma como a DMN comunica com outras regiões do cérebro. Os resultados foram publicados na revista Nature Neuroscience.
A DMN inclui regiões como o parahipocampo, o precuneus, o lobo temporal médio e partes do lobo frontal - áreas associadas à memória, à auto-consciência e ao processamento de experiências passadas. Apoia o que é conhecido como pensamento independente de estímulos - processos cognitivos que não são despoletados por estímulos sensoriais externos. Estes incluem não só os devaneios, mas também o planeamento do futuro ou a reflexão sobre o passado, bem como as situações sociais e a autorreflexão. Os momentos de perceção criativa também surgem frequentemente durante estes estados mentais centrados no interior.
No entanto, o DMN também desempenha um papel em tarefas cognitivas mais exigentes e, em determinadas circunstâncias, pode ser influenciado por estímulos externos. Este facto levou os neurocientistas a um paradoxo: como é que uma rede conhecida pelo pensamento independente de estímulos pode também responder a estímulos sensoriais? O novo estudo oferece uma explicação. A DMN não é um sistema uniforme, mas sim composto por sub-regiões estruturalmente distintas. Algumas áreas estão intimamente ligadas a regiões sensoriais do cérebro e podem ser activadas por estímulos externos, como sons ou cheiros. Outras são mais isoladas e apoiam o pensamento introspetivo que surge internamente.
Como é que o DMN processa a informação
Os investigadores do Instituto de Neurociências e Medicina (divisões INM-1 e INM-7) descobriram que a arquitetura do cérebro determina não só a sua estrutura, mas também o seu funcionamento - desde a simples perceção até às capacidades cognitivas complexas. As suas descobertas oferecem informações importantes sobre a razão pela qual certos pensamentos são fortemente influenciados por estímulos sensoriais - por exemplo, quando um determinado aroma evoca uma memória ou uma música desperta uma emoção - e como o DMN traduz esses estímulos no nosso mundo interior de pensamento.
As áreas mais claramente estratificadas do DMN assemelham-se à arquitetura das regiões sensoriais do cérebro, que são responsáveis pelo processamento de estímulos como a visão e o som. Tal como essas regiões, são constituídas por várias camadas celulares distintas, responsáveis por diferentes tipos de processamento de informação. Algumas camadas recebem sinais de outras áreas cerebrais, enquanto outras são responsáveis por retransmitir essa informação. No DMN, esta estrutura em camadas permite uma maior conetividade com outras regiões cerebrais e um processamento mais eficiente dos dados sensoriais.
Isto pode explicar por que razão o DMN fica ativo quando estímulos externos, como cheiros ou música, evocam memórias ou emoções. As regiões com camadas menos fortes, pelo contrário, são mais autónomas a nível interno e menos afectadas pelo mundo exterior. Apoiam o pensamento introspetivo, como o sonhar acordado ou a autorreflexão - processos que surgem do interior.
Duas abordagens para novos conhecimentos
Para investigar mais detalhadamente a estrutura e a função do DMN, a equipa de investigação combinou dois métodos: uma análise histológica aprofundada do tecido cerebral post-mortem e imagens avançadas de ressonância magnética de participantes vivos.
Para as análises dos tecidos, foram examinadas ao microscópio fatias finas de tecido cerebral. Isto revelou detalhes microestruturais finos - como a forma como os neurónios em diferentes partes do DMN estão dispostos e como se formam em camadas.
Para os exames de ressonância magnética em participantes vivos, os investigadores utilizaram uma técnica não invasiva para estudar a estrutura cerebral e medir a atividade, sem necessidade de qualquer procedimento cirúrgico. Isto permitiu-lhes observar quais as partes do DMN que estão particularmente activas e como interagem com outras áreas cerebrais.
A combinação de ambos os métodos provou ser a chave. A ressonância magnética, por si só, não consegue detetar pormenores estruturais tão finos. No entanto, ao comparar os exames com amostras reais de tecido, os investigadores conseguiram identificar padrões de organização das células nervosas que também desempenham um papel no cérebro vivo. Isto permitiu-lhes demonstrar que as caraterísticas microestruturais - como a disposição dos neurónios em camadas - influenciam diretamente a forma como a informação é processada e transmitida no DMN. Muitos dos padrões observados nas amostras de tecido também puderam ser confirmados nos cérebros de indivíduos vivos.
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Publicação original
Casey Paquola, Margaret Garber, Stefan Frässle, Jessica Royer, Yigu Zhou, Shahin Tavakol, Raul Rodriguez-Cruces, Donna Gift Cabalo, Sofie Valk, Simon B. Eickhoff, Daniel S. Margulies, Alan Evans, Katrin Amunts, Elizabeth Jefferies, Jonathan Smallwood, Boris C. Bernhardt; "The architecture of the human default mode network explored through cytoarchitecture, wiring and signal flow"; Nature Neuroscience, Volume 28, 2025-1-28
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