O mapa dos tesouros cerebrais: EEG-fMRI em combinação, nossa bússola para os segredos da mente.

“Cada um na sua busca, cada bússola num coração.
Cada um lê de uma forma o mesmo ponto de interrogação”

- Gabriel o Pensador

O cérebro humano, um órgão, 86 bilhões de neurônios, trilhões de conexões neurais. Como encontrar a informação que queremos no cérebro ?

Um dos desafios da neurociência em nossa geração é encontrar, aperfeiçoar e inventar os melhores métodos/técnicas para nos ajudar no estudo da mente.

Potencial relacionado ao evento ( do inglês Event-Related Potential, ERP), é um sinal captado do cérebro resultado de algum evento sensorial, cognitivo ou motor de uma pessoa. Estes tipos de sinais são importantes serem estudados para entender como o cérebro funciona, as doenças, proporcionar diagnósticos assim como entender nossos sentidos, percepções e cognições.

Na figura abaixo vemos um sinal de ERP como ele aparenta:

O ERP pode ser de duas formas, endógeno ( a informação corre da parte mais externa do cérebro para seu interior, “top-down” ) ou exógeno (a informação percorre da parte mais interna para a externa do cérebro, “bottom-up). Cada uma dessas formas levam a um entendimento do que está acontecendo.

Dois grandes problemas dos ERP’s é encontrar suas origens e desenvolvimento da informação no cérebro. Comumente as ferramentas utilizadas medem parcela desse problema, por exemplo:

-  A eletroencefalografia (EEG) é um equipamento que mede sinais neurais. Ela registra um somatório de sinais do cérebro. Ela é muito acurada em dizer QUANDO o sinal somado acontece no cérebro.

- A imagem por ressonância magnética funcional (fMRI) é outro equipamento que mede indiretamente sinais neurais. Ela é muito acurada em dizer de ONDE o sinal está vindo do cérebro.

Quando se utiliza EEG, é possível saber quando ERP está acontecendo, mas não onde. O inverso se aplica ao fMRI, ao invés de onde não se sabe quando. Agora imagine vários ERP’s acontecendo ao mesmo tempo, como trânsito de uma imensa cidade, informações viajando para cima no cérebro, outras para baixo e ainda existe momentos que essas informações se encontram gerando uma sobreposição de dois tipos de informações viajates, mas com propósitos e destinos diferentes, um para o interior e outra para o exterior. Esses dados para se estudar se torna bem confuso e é muito fácil tirar errôneas conclusões dos dados científicos.




Neste sentido precisamos de um bússola para nos guiar nesse mapa cerebral. Indicar, por exemplo, onde se gera um sinal/informação para conseguir dizer sua transição até seu destino.

Foi isto exatamente que cientistas da Itália fizeram em associação com vários laboratórios locais recentemente [1]. Eles combinaram as duas tecnologias e produziram uma metodologia para nos guiar neste nesse imenso trânsito.

Por meio de um experimento utilizando sentidos de barras, onde o normal eram as verticais e o evento era as diagonais, como na imagem abaixo, esse estímulo das barras diagonais gerava um evento (ERP) no sistema de processamento visual do participante.

Na imagem acima vemos as duas condições de barras, vertical (a esquerda) e diagonal (a direita). O experimento para apresentação durava 2000 ms por sessão, cada S é a exposição da barra normal (vertical, controle) na tela e o T é o evento (barra diagonal).

O EEG obtido através da empresa Brain Support (Brainamp), registrou sinais, proporcionou quando as componentes do ERP aconteciam e de acordo com as posições dos 31 eletrodos colocados, onde era possível ter uma indicação para procurar no fMRI a sua origem:

Na imagem acima é apresentado a esquerda o ERP de cada canal posicionado na cabeça do participante e a esquerda a visualização de quais eletrodos (canais) do EEG estão captando mais potencial do sinal e sua dissipação da somatória do sinal.

Simultaneamente o fMRI era registrado e esses dados foram relacionados para demonstrar o mapa dos ERP’s gerados no cérebro:

A imagem representa as relações espaço-temporais do EEG em conjunto com fMRI. As regiões que brilham em roxo são as sobreposições de ERP's, as alaranjadas são referentes aos eventos em que não apresentam as barras diagonais e as azuladas a condição que apresenta.

Este estudo abre muitas portas para se estudar as relações espaço-temporais que as informações estão acontecendo no cérebro. Apesar da sua complexidade e necessidade de alta mão-de-obra especializada para conseguir utilizar essa combinação, já é um norte promissor que está sendo facilitado aos poucos cada vez mais pela exploração e o desenvolvimento da comunidade científica.

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Referências:

[1] “Hit the missing stimulus”. A simultaneous EEG-fMRI study to localize the generators of endogenous ERPs in an omitted target paradigm. Aldo Ragazzoni et al; Scientific Reports;  https://doi.org/10.1038/s41598-019-39812-z; 2019.