Os investigadores descobriram que neurónios específicos no tálamo são fundamentais no processamento de sinais do coração e dos pulmões, oferecendo informações sobre a integração cérebro-corpo. Crédito: SciTechDaily.com
Cientistas da Escola de Medicina UNC, da Escola de Medicina WVU e do Instituto Federal Suíço de Tecnologia descobriram que neurônios específicos no cérebro estão ativamente envolvidos no processamento de sinais cardíacos e respiratórios.
O cérebro humano recebe constantemente informações do corpo, especificamente de órgãos internos como o coração e os pulmões. Esta informação raramente atinge a consciência, mas é crucial para manter um corpo saudável e para influenciar o desempenho do cérebro, incluindo percepção, emoção e cognição. Agora, os pesquisadores estão investigando como exatamente o cérebro processa o fluxo de informações que chega do coração e dos pulmões, levando a uma compreensão mais ampla da integração cérebro-corpo e da saúde ou doença resultante.
Descobertas inovadoras em neurociência
Publicando seu trabalho no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), co-autores 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 rico fluxo de informações sensoriais para o cérebro humano”, disse Krishna. “No entanto, uma compreensão mais profunda de como o cérebro integra esta informação permaneceu indefinida. Estamos interessados em descobrir como o cérebro humano consegue a integração da informação cardiorrespiratória e se a 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 registro de microeletrodos durante cirurgias de estimulação cerebral profunda. Usando uma nova abordagem para estudar neurônios individuais em três regiões talâmicas diferentes, os pesquisadores conseguiram 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 dos órgãos internos.
Técnicas Avançadas em Pesquisa Neurológica
Para completar este trabalho, a equipe de pesquisa aproveitou gravações de microeletrodos durante a estimulação cerebral profunda para pacientes em tratamento de doenças neurológicas. Os pesquisadores então usaram essas gravações para investigar a atividade de neurônios individuais relacionados às funções cardíacas e respiratórias em três regiões subcorticais: núcleo intermediário ventral e núcleo caudal ventral do tálamo, e o núcleo subtalâmico.
Eles descobriram que cerca de 70% dos neurônios registrados foram 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 de tipo de modulação, escreveram os autores. Uma proporção substancial destes 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 nos neurônios talâmicos.
Implicações e direções futuras
“Acreditamos que nosso trabalho será significativo para diversas 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 as colaborações interdisciplinares entre neurocirurgiões funcionais e neurocientistas permitir-nos-ão obter uma janela sem precedentes para o funcionamento interno do cérebro humano.”
Aplaudindo esta pesquisa como um avanço significativo, 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 investigação revela que a informação que chega do coração e dos pulmões é processada nas regiões talâmicas e subtalâmicas do cérebro, além de outras regiões, permitindo ao nosso cérebro assumir eficazmente o seu papel na regulação das funções corporais.”
Referência: “Neurônios únicos no tálamo e no núcleo subtalâmico processam sinais cardíacos e respiratórios em humanos” por Emanuela De Falco, Marco Solcà, Fosco Bernasconi, Mariana Babo-Rebelo, Nicole Young, Francesco Sammartino, Catherine Tallon-Baudry, Vincent Navarro, Ali R. Rezai, Vibhor Krishna e Olaf Blanke, 7 de março de 2024, Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2316365121
