Como mapear os cérebros dos adolescentes nos ajudou a entender mais sobre a esquizofrenia

Como mapear os cérebros dos adolescentes nos ajudou a entender mais sobre a esquizofrenia
Quando eu estavaestudandopara o meudoutoradonaUniversidade da Califórnia em Berkeley, passei um monte de meus fins de semana pedindo aos adolescentes para ficar ainda em um scanner de ressonância magnética (MRI). Enquanto eles estavam deitados o mais quieto possível, eles também tiveram que responder a perguntas que viram na tela.

A conversa
Estávamos interessados ​​em que partes do cérebro esses jovens estavam usando quando concluíram uma tarefa de raciocínio analógico. Eles viram três fotos e foram convidados a escolher a quarta imagem para completar os relacionamentos, por exemplo, o vestido é para guarda-roupa, como o leite é ageladeira.
Descobrimos que o córtex de associação – as partes do cérebro que reúnem informações de muitas outras regiões – foi usado para responder a essas perguntas e, importante, que essas regiões são ativadas cada vez mais à medida que envelhecem.
Uma pergunta que os adolescentes responderam durante uma ressonância magnética

funcional. O córtex de associação foi ativado durante esta tarefa (canto superior direito,

laranja) e as regiões no córtex pré-frontal foram mais ativas à medida que os participantes

ficaram mais velhos (inferior direito, vermelho). Kirstie Whitaker

Avanço rápido alguns anos e agora sou um membro daRede de Neurociências em Psiquiatria(NSPN), uma colaboração entre aUniversidade de CambridgeeUniversity College de Londres,financiadopeloWellcome Trust.
NSPN visa compreender melhor os mecanismos biológicos que levam aos jovens a desenvolver uma variedade de distúrbios de saúde mental. A rede incluiespecialistasemepidemiologia,psicopatologia do adolescente,cogniçãoedesenvolvimento cerebralque estão investigando a questão da saúde mental do adolescente de vários ângulos.
Cérebros bonitos
Estou na equipe de ressonância magnética, que coletou exames cerebrais de 300 jovens entre as idades de 14 e 24 anos. Desta vez, em vez de pedir-lhes para completar perguntas enquanto eles estavam deitados no scanner, tomou exames de ressonância magnética estrutural. Estes são diferentes para os exames de cérebro que usamos para avaliar o que o cérebro está fazendo (“MRI funcional”) e eles parecem muito bonitos.

Uma fatia vertical através da cabeça do autor usando uma ressonância magnética

estrutural.

A espessura cortical (a distância entre as linhas vermelha e amarela) diminui

durante a adolescência, à medida que os adolescentes refinam suas redes

cerebrais. Kirstie Whitaker

Uma das medidas que extraímos é “espessura cortical” – a profundidade da camada externa do cérebro (o córtex) que contém sinapses. Uma sinapse é onde duas células cerebrais (neurônios) se unem e transmitem mensagens. Temos cerca de100 bilhões de neurônios, mas 100 trilhões de sinapsesem nossos cérebros. É a complexidade dessas conexões que permite aos seres humanos gerar e compreender pensamentos e sentimentos complexos, incluindo ser capaz de resolver analogias no mundo real.
Mudando mentes
No trabalho publicado noProceedings da National Academy of Scienceem 2016 o consórcio NSPN mostrou que o córtex ficou mais fino entre as idades de 14 e 24. Em particular, o córtex de associação – as mesmas regiões que são usados ​​para o pensamento complexo e raciocínio – mostrou A maior quantidade de mudanças.
Esta descoberta pode parecer contra-intuitiva – à primeira vista você imagina que ficar melhor em algo significaria ter mais células cerebrais trabalhando no projeto. Na verdade, você nasce com mais neurônios do que você nunca terá novamente, e um dos processos de desenvolvimento mais importantes é “refinamento sináptico” – podando algumas das conexões para garantir que seu cérebro está funcionando eficientemente.
Nós também olhamos para o cérebro como uma rede. Você pode imaginar uma rede de companhias aéreas com conexões em torno do mundo entre aeroportos diferentes. Os locais realmente importantes são “hubs” de rede – eles têm muitos vôos dentro e fora todos os dias. No cérebro, descobrimos que esses centros estão localizados no córtex de associação. Faz sentido que as regiões cerebrais que são importantes para o pensamento complexo precisam de informações para manter contato com muitas outras partes diferentes do cérebro.
O cérebro como uma rede: diferentes regiões do cérebro (nós) são conectados por bordas. Essas regiões mostram desenvolvimento prolongado durante a adolescência e são importantes para o pensamento complexo.
Descobrimos que os eixos da rede estrutural do cérebro mudam mais durante a adolescência. É provável que isso reflita o desenvolvimento prolongado dessas regiões – as outras partes do cérebro estão mais próximas de sua estrutura adulta e têm desacelerado com a idade de 14 anos. Se você relembrar minhas descrições de sinapses sendo removida, faz sentido Manter tantos quanto você precisa por um longo tempo, até que você tenha certeza de quais conexões estão indo para permitir que você melhor razão no mundo complexo em torno de você.
Eu fiz um grande negócio anteriormente sobre o fato de que não podemos ver as células reais e conexões no cérebro usando MRI. No entanto, o trabalho inovador dePetra Vértese dadoscompartilhados pelo Instituto Allen para Ciência do Cérebronos dá algumas pistas sobre o que estáacontecendono nível celular nessas regiõescerebrais.
O Instituto Allen mediu a expressão de 20.000 genes em 500 locais ao redor dos cérebros de seis cérebros doados para pesquisa depois que seu dono morreu. Vértes mostrou que as regiões cerebrais no córtex de associação – os mesmos que mudam estruturalmente mais durante aadolescência– têmmaior expressão de genes relacionados à plasticidade sináptica. Isso significa que os genes que controlam como nossas células cerebrais adaptam suas conexões com base em nossas experiências são mais ativos nessas regiões.
Essas regiões também estãorelacionadasagenes associados à esquizofrenia– um transtorno psiquiátrico que é mais provável de surgir durante a adolescência. Nosso trabalho fornece evidência para um mecanismo de por que as pessoas com risco genético para a esquizofrenia podem não sentir sintomas até que tenham cerca de 20 anos de idade. As regiões afetadas do cérebro estão ainda em desenvolvimento e fazer tomar estes muitos anos antes de as diferenças na estrutura do cérebro são grandes o suficiente para causar as alucinações e delírios associados com este distúrbio de saúde mental.
Há ainda um longo caminho a percorrer em nossa busca para entender os fundamentos biológicos dos distúrbios de saúde mental. Continuaremos a trabalhar juntos, tanto dentro da Rede de Neurociências em Psiquiatria como com outros pesquisadores de todo o mundo, para encontrar tratamentos para distúrbios de saúde mental e, se possível, encontrar maneiras de evitar que os sintomas surjam todos juntos.
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