Os axônios foram medidos de forma não-invasiva com uma precisão sem precedentes.
[Imagem: Jelle Veraart et al. - 10.7554/eLife.49855]
Os pensamentos, as sensações e nossas emoções circulam a toda a velocidade no cérebro por uma rede de finas fibras nervosas chamadas axônios.
As dimensões dos axônios são cruciais para o funcionamento do cérebro em geral, bem como em determinadas perturbações neurológicas. Sua grossura, por exemplo, tem um impacto significativo sobre a forma como os axônios conduzem os sinais nervosos, e portanto sobre a velocidade global de processamento tanto dos neurônios como das áreas cerebrais interligadas.
Por isso, há anos os especialistas tentam encontrar uma maneira de medir essas fibras de forma não-invasiva.
Agora, uma equipe internacional de neurocientistas - da Universidade de Nova Iorque (EUA), do Centro Champalimaud (Portugal) e da Universidade de Cardiff (Reino Unido) - descobriu uma nova forma de medir esses microscópicos fios biológicos utilizando a imagiologia por ressonância magnética (IRM).
A chave para a inovação foi encontrar uma maneira de distinguir dois tipos de sinais: os que têm origem no interior dos axônios e os que surgem no tecido envolvente.
"A IRM funciona principalmente através da detecção de sinais vindos das moléculas de água, que constituem cerca de 80% do cérebro humano. Mas tanto o interior dos axônios como o tecido circundante têm água. Foi por isso que nós desenvolvemos um método que suprime preferencialmente o sinal em todo o lado, exceto nos axônios. Especificamente, modelamos a forma como o sinal da água se comporta em diferentes partes dos tecidos e, a seguir, medimos as propriedades dos axônios na amostra utilizando o sinal residual, que correspondia só à água dos axônios," explicou o pesquisador Jelle Veraart.
Depois de validar seus modelos em equipamentos médicos, a equipe passou para a fase seguinte: a aplicação da técnica em seres humanos.
Os resultados do método foram notáveis. Ao passo que estudos anteriores tinham fornecido valores 10 vezes maiores do que o diâmetro real (conhecido de antemão) dos axônios medidos, a nova técnica forneceu medições dessa mesma propriedade com uma margem de erro de apenas 10 a 15%.
"Nós fazemos as medições em áreas de 'matéria branca', assim chamada porque é principalmente composta de axônios, que são quase brancos. Num milímetro cúbico de tecido, há dezenas de milhares de axônios. As nossas medições estimam uma métrica média de todos os axônios e tendem a ser dominadas pelos axônios de maior diâmetro presentes na amostra de tecido," explicou o professor Dmitry Novikov. "Além disso, há outras características do tecido que podem parecer axônios nos nossos sinais, tais como os 'ramos' de outro tipo de células cerebrais chamadas astrócitos".
A equipe agora se prepara para empregar a nova técnica em seus novos estudos. "A IRM é não-invasiva e pode ser utilizada com segurança para realizar estudos que monitoram mudanças nos axônios ao longo de grandes períodos de tempo. Quanto mais aprendermos sobre estas estruturas, mais perto estaremos de perceber como o cérebro funciona em condições normais e de doença," disse o professor Noam Shemesh.
Esses estudos poderão oferecer novas informações sobre muitas doenças neurodegenerativas, como a esclerose múltipla e a doença de Alzheimer, bem como o câncer, os traumatismos cerebrais e os acidentes vasculares cerebrais, uma vez que todos apresentam lesões ao nível dos axônios.
Artigo: Noninvasive quantification of axon radii using diffusion MRI
Autores: Jelle Veraart, Daniel Nunes, Umesh Rudrapatna, Els Fieremans, Derek K Jones, Dmitry S Novikov, Noam Shemesh