Uma nova tecnologia que usa ondas de luz para medir a atividade no cérebro de bebês forneceu o quadro mais completo até o momento de funções como audição, visão e processamento cognitivo fora de um scanner cerebral convencional, em um novo estudo liderado por pesquisadores da UCL e Birkbeck.
O capacete vestível para imagens cerebrais, desenvolvido em colaboração com a Gowerlabs, uma subsidiária da UCL, encontrou atividade inesperada no córtex pré-frontal, uma área do cérebro que processa emoções, em resposta a estímulos sociais, parecendo confirmar que os bebês começam a processar o que está acontecendo com eles em situações sociais já aos cinco meses de idade.
Esta tecnologia mais recente pode medir a atividade neural em toda a superfície externa do cérebro de um bebê. Uma versão anterior desenvolvida pela mesma equipe só conseguia medir a atividade em uma ou duas partes do cérebro de um bebê por vez.
Os pesquisadores dizem que essa tecnologia pode ajudar a mapear as conexões entre diferentes regiões do cérebro e estabelecer o que distingue o neurodesenvolvimento típico e atípico nos estágios iniciais cruciais da infância, além de lançar luz sobre condições de neurodiversidade, como autismo, dislexia e TDAH.
O desenvolvimento do novo dispositivo e os resultados dos primeiros testes estão documentados em um novo estudo, publicado em Neurociência de Imagem e será apresentado no Festival Britânico de Ciências no sábado, 14 de setembro.
O Dr. Liam Collins-Jones, primeiro autor do estudo da UCL Medical Physics & Biomedical Engineering e da Universidade de Cambridge, disse: “Anteriormente, desenvolvemos uma abordagem de imagem vestível que poderia mapear a atividade em áreas específicas do cérebro.
“Mas isso dificultou a obtenção de uma imagem completa, pois só podíamos nos concentrar em uma ou duas áreas isoladamente, enquanto na realidade diferentes partes do cérebro trabalham juntas ao navegar em cenários do mundo real.
“O novo método nos permite observar o que está acontecendo em toda a superfície externa do cérebro, abaixo do couro cabeludo, o que é um grande passo à frente. Ele abre possibilidades para detectar interações entre diferentes áreas e detectar atividade em áreas que talvez não soubéssemos observar antes.
“Esse quadro mais completo da atividade cerebral pode melhorar nossa compreensão de como o cérebro do bebê funciona ao interagir com o mundo ao redor, o que pode nos ajudar a otimizar o suporte para crianças neurodiversas no início da vida.”
A professora Emily Jones, autora do estudo de Birkbeck, Universidade de Londres, disse: “Esta é a primeira vez que diferenças na atividade em uma área tão ampla do cérebro foram medidas em bebês usando um dispositivo vestível, incluindo partes do cérebro envolvidas no processamento de som, visão e emoções.
“A tecnologia desenvolvida e testada neste estudo é um trampolim para uma melhor compreensão dos processos cerebrais que fundamentam o desenvolvimento social, os quais não conseguimos observar antes, fora dos limites muito restritivos de um scanner de ressonância magnética.
“Com isso, poderemos ver o que acontece no cérebro dos bebês enquanto eles brincam, aprendem e interagem com outras pessoas de uma forma muito natural.”
O novo dispositivo foi testado em dezesseis bebês de cinco a sete meses de idade. Usando o dispositivo, os bebês sentaram-se no colo dos pais e assistiram a vídeos de atores cantando canções de ninar para imitar um cenário social, e vídeos de brinquedos em movimento, como uma bola rolando rampa abaixo, para imitar um cenário não social.
Os pesquisadores observaram diferenças na atividade cerebral entre os dois cenários. Assim como as descobertas inesperadas no córtex pré-frontal observadas em resposta a estímulos sociais, os pesquisadores descobriram que a atividade era mais localizada em resposta a estímulos sociais em comparação a estímulos não sociais, validando descobertas anteriores de estudos de neuroimagem óptica e ressonância magnética.
Atualmente, a maneira mais abrangente de ver o que está acontecendo no cérebro humano é por meio de ressonância magnética (RM), que envolve o sujeito deitado imóvel dentro do scanner por potencialmente 30 minutos ou mais.
A desvantagem dessa abordagem é que é difícil imitar cenários naturais, como interagir com outra pessoa ou realizar uma tarefa, principalmente com bebês que precisariam estar dormindo ou contidos para que uma ressonância magnética pudesse obter imagens bem-sucedidas de sua atividade cerebral.
Para ajudar a superar isso, nos últimos anos, essa equipe de pesquisadores usou uma forma de neuroimagem óptica, chamada tomografia óptica difusa de alta densidade (HD-DOT), para desenvolver dispositivos vestíveis que são capazes de estudar a atividade cerebral de forma mais natural. A tecnologia também tem o benefício de ser mais barata e mais portátil do que a ressonância magnética.
No novo estudo, os pesquisadores desenvolveram um método de neuroimagem óptica HD-DOT capaz de escanear toda a cabeça do bebê.
O dispositivo usado no estudo foi adaptado de um sistema comercial desenvolvido pela Gowerlabs, uma empresa derivada da UCL que foi fundada em 2013 por pesquisadores do Laboratório de Pesquisa em Óptica Biomédica da UCL.
O Dr. Rob Cooper, autor sênior do estudo da UCL Medical Physics & Biomedical Engineering, disse: “Este dispositivo é um ótimo exemplo de pesquisa acadêmica e desenvolvimento tecnológico comercial trabalhando lado a lado.
“A colaboração de longa data entre a UCL e a Gowerlabs, juntamente com nossos parceiros acadêmicos, foi fundamental para o desenvolvimento da tecnologia HD-DOT vestível.”
A Dra. Collins-Jones dará uma palestra sobre esta pesquisa no Festival Britânico de Ciências no sábado, 14 de setembro, às 13h.
Ligações
Dr. Matt Midgley
E: m.midgley [at] ucl.ac.reino unido
