Uma nova pesquisa revela como o cérebro humano processa sinais vitais do coração e dos pulmões, oferecendo novos insights sobre a complexa integração cérebro-corpo essencial para a saúde e a cognição.
Introdução
O estudo identifica neurônios específicos no tálamo que desempenham um papel crucial na integração de informações cardiorrespiratórias, fornecendo uma compreensão mais profunda das vias funcionais que conectam os órgãos internos à saúde do cérebro.
Ao empregar gravações de microeletrodos durante a cirurgia de estimulação cerebral profunda, os pesquisadores descobriram que uma proporção significativa de neurônios é responsiva aos ritmos cardíaco e respiratório, destacando o intrincado mecanismo do cérebro para manter a homeostase.
Principais Fatos:
- Neurônios talâmicos específicos processam sinais do coração e dos pulmões, lançando luz sobre o papel do cérebro na integração de informações vitais para a regulação corporal.
- Aproximadamente 70% dos neurônios registrados responderam à atividade cardiorrespiratória, com 30% mostrando responsividade a múltiplos sinais, ressaltando a complexidade da comunicação interna órgão-cérebro.
- O uso de gravações de microeletrodos durante tratamentos neurológicos oferece insights sem precedentes sobre como o cérebro mantém a saúde por meio da regulação neurológica e endócrina direta.
O Estudo
O cérebro humano recebe constantemente informações do corpo, especificamente de órgãos internos, como o coração e os pulmões. Essas informações raramente chegam à consciência, mas são cruciais para manter um corpo saudável e influenciar o desempenho no cérebro, incluindo percepção, emoção e cognição.
Agora, os pesquisadores estão investigando como exatamente o cérebro processa o fluxo de informações recebidas do coração e dos pulmões, levando a uma compreensão mais ampla da integração cérebro-corpo e da saúde ou doença resultante.
Publicando seu trabalho nos Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), os autores co-seniores Vibhor Krishna, MD, professor associado de neurocirurgia na Faculdade de Medicina da UNC; Ali Rezai, MD, diretor do Rockefeller Neuroscience Institute e reitor associado de neurociência da West Virginia School of Medicine; e Olaf Blanke, MD, PhD, diretor do laboratório de neurociência cognitiva do Instituto Federal Suíço de Tecnologia, descobriram que neurônios específicos no tálamo estão ativamente envolvidos no processamento de sinais cardíacos e respiratórios.
“Cada batimento cardíaco e cada respiração criam um fluxo rico e crescente de informações sensoriais para o cérebro humano”, disse Krishna.
“No entanto, uma compreensão mais profunda de como o cérebro integra essas informações permaneceu indefinida. Estivemos interessados em descobrir como o cérebro humano consegue a integração de informações cardiorrespiratórias e se sua degradação está ligada a quaisquer distúrbios do cérebro, coração ou pulmões observados na clínica.”
Ao longo dos anos, equipes clínicas e de pesquisa colaboraram para estudar meticulosamente essa integração usando uma técnica estabelecida de gravação de microeletrodos durante a cirurgia de estimulação cerebral profunda.
Usando uma nova abordagem para estudar neurônios únicos em três regiões talâmicas diferentes, os pesquisadores puderam observar um envolvimento funcional direto dos neurônios talâmicos e subtalâmicos no processamento de sinais cardiorrespiratórios. Esta informação pode ajudar a caracterizar melhor como as regiões subcorticais do cérebro processam sinais através de uma via funcional de órgãos internos.
Para completar este trabalho, a equipe de pesquisa aproveitou gravações de microeletrodos durante a estimulação cerebral profunda para pacientes submetidos a tratamento para condições neurológicas.
Os pesquisadores então usaram esses registros para investigar a atividade de neurônios únicos relacionados às funções cardíaca e respiratória em três regiões subcorticais: núcleo intermedial ventral e núcleo caudal ventral do tálamo e núcleo subtalâmico.
Eles descobriram que cerca de 70% dos neurônios registrados eram modulados pelo batimento cardíaco, pelo intervalo entre batimentos cardíacos ou pela respiração.
Esses padrões de resposta cardíaca e respiratória variaram amplamente entre os neurônios, tanto em termos de tempo quanto em seu tipo de modulação, escreveram os autores. Uma proporção substancial desses neurônios viscerais – cerca de 30% – respondeu a mais de um dos sinais testados, sublinhando a especialização e integração de sinais cardíacos e respiratórios no núcleo subtalâmico e neurônios talâmicos.
“Achamos que nosso trabalho será significativo para várias especialidades médicas, incluindo cardiologia, pneumologia, neurologia, psiquiatria e pesquisa psicológica”, disse Krishna.
Rezai acrescentou: “Uma melhor compreensão do cérebro humano é a próxima fronteira. E colaborações interdisciplinares entre neurocirurgiões funcionais e neurocientistas nos permitirão obter uma janela sem precedentes para o funcionamento interno do cérebro humano.”
Conclusão
Aplaudindo esta pesquisa como um passo significativo à frente, Nelson Oyesiku, MD, PhD, presidente do Departamento de Neurocirurgia da UNC, disse: “Entendemos que o cérebro mantém a homeostase em todo o corpo através da regulação neurológica e endócrina direta.
“Esta pesquisa revela que as informações recebidas do coração e dos pulmões são processadas nas regiões talâmicas e subtalâmicas do cérebro, além de outras regiões, permitindo que nosso cérebro assuma efetivamente seu papel na regulação das funções corporais.”
Referências
Author: Mark Derewicz
Source: UNC
Original Research: Closed access.
“Single neurons in the thalamus and subthalamic nucleus process cardiac and respiratory signals in humans” by Vibhor Krishna et al. PNAS
