Pesquisadores da EPFL desbloqueiam uma compreensão detalhada das interações do cérebro e da medula espinhal. A ferramenta que abre caminho para futuras descobertas de pesquisa e abordagens terapêuticas inovadoras.
O cérebro e a medula espinhal são os pilares centrais do sistema nervoso central (SNC) humano, orquestrando tudo, do movimento à sensação. Apesar dos avanços significativos na neurociência, nossa compreensão de como esses dois componentes cruciais do SNC interagem permanece limitada. Uma visão abrangente de todo o SNC reforçará o desenvolvimento de terapias para distúrbios neurológicos, particularmente aqueles que envolvem o cérebro e a medula espinhal, como lesões da medula espinhal e doenças neurodegenerativas.
Essa pesquisa nos permite ver o SNC como um todo, o que é crucial se quisermos desenvolver terapias eficazes que visem condições neurológicas complexas.
Dimitri Van De Ville, Laboratório de Processamento de Imagens Médicas
Preenchendo essa lacuna crítica de conhecimento, pesquisadores do Instituto Neuro X da EPFL, do Departamento de Radiologia e Informática Médica da UNIGE e do Instituto Neurológico de Montreal da Universidade McGill (The Neuro) desenvolveram uma ferramenta para avançar significativamente nossa compreensão da organização do SNC. Seu novo estudo, publicado em Neurociência de Imagem mapeia com sucesso a conectividade funcional entre o cérebro e a medula espinhal em humanos, fornecendo uma visão mais detalhada de como esses dois componentes críticos interagem.
“Esta pesquisa nos permite ver o SNC como um todo, o que é crucial se quisermos desenvolver terapias eficazes que visem condições neurológicas complexas. A ferramenta de imagem – um conjunto de tecnologias e protocolos – melhora muito nossa compreensão da organização somatotópica. Isso significa que agora podemos ver como diferentes partes do corpo são mapeadas em áreas específicas do cérebro e da medula espinhal”, diz Dimitri Van De Ville, chefe do Laboratório de Processamento de Imagens Médicas (MIP:lab) da EPFL e um dos principais autores do estudo.
A rede CNS até ao mais ínfimo detalhe
Este avanço, alcançado por meio de uma análise detalhada de dados simultâneos de ressonância magnética funcional (fMRI) do cérebro e da medula espinhal cervical, fornece insights sem precedentes sobre como o cérebro e a medula espinhal trabalham juntos para representar o corpo como um todo. O que surge é um mapa corporal que se estende pelos diferentes níveis do SNC.
Com base em pesquisas anteriores em técnicas de imagem funcional desenvolvidas no MIP:Lab, os pesquisadores usaram modelos algorítmicos para isolar e identificar regiões específicas de interesse tanto no cérebro quanto na medula espinhal. Para a medula espinhal, essa abordagem permitiu delinear com precisão os segmentos espinhais responsáveis por inervar diferentes partes do corpo, aprimorando nossa compreensão da organização dentro da própria medula espinhal.
Para explorar como o cérebro e a medula espinhal interagem, os pesquisadores empregaram análises de conectividade funcional. Ao examinar a atividade sincronizada entre o cérebro e a medula espinhal, eles foram capazes de descobrir como áreas específicas no cérebro e na medula espinhal correspondem a diferentes partes do corpo. Essa abordagem forneceu um mapa detalhado das redes que conectam o cérebro e a medula espinhal, oferecendo novos insights sobre como o sistema nervoso central opera como um todo unificado.
Nossas descobertas mostram que, mesmo em repouso, o cérebro e a medula espinhal mantêm um mapa preciso do corpo. Esse conhecimento pode contribuir para o desenvolvimento de tratamentos mais precisos.
Nawal Kinany
Um quadro metodológico para o progresso futuro
“Nossas descobertas mostram que, mesmo em repouso, o cérebro e a medula espinhal mantêm um mapa preciso do corpo”, diz Nawal Kinany, coautor do artigo. “A estrutura metodológica introduzida neste estudo também pode ser implantada em populações clínicas, por exemplo, para investigar a reorganização do SNC após lesões ou amputação de membros. No futuro, esse conhecimento pode contribuir para o desenvolvimento de tratamentos e intervenções mais precisos, melhorando, em última análise, os resultados dos pacientes.”
Outra inovação fundamental está na capacidade dos pesquisadores de superar os desafios técnicos de obter imagens de duas partes anatomicamente distintas do sistema nervoso central ao mesmo tempo, o que tradicionalmente requer exames separados. Os dados para o estudo foram coletados no The Neuro em Montreal, sob a supervisão de Julien Doyon, um pesquisador líder na área e um colaborador-chave no projeto. Sua experiência em neuroimagem e as instalações de última geração do laboratório foram cruciais para capturar os dados de fMRI de alta qualidade que tornaram possível esse mapeamento detalhado da conectividade cérebro-medula espinhal.
Ao integrar técnicas de imagem de ponta e pesquisa colaborativa, as descobertas fornecem uma estrutura fundamental para futuras explorações da função e disfunção do SNC.
Referências
Landelle, C., Kinany, N., De Leener, B., Murphy, ND, Lungu, O., Marchand-Pauvert, V., Van De Ville, D., & Doyon, J. (2024). Organização somatotópica cérebro-espinhal descoberta por meio do mapeamento de conectividade funcional. Imaging Neuroscience. DOI: https://doi.org/10.1162/imag_a_00284
