Neurobiologia

Cientistas do Weizmann desenvolvem um teste simples de recuperação da consciência

  Cientistas do Weizmann desenvolvem um teste simples de recuperação da consciência

 

Se uma pessoa inconsciente responde ao cheiro através de uma pequena mudança em seu padrão do fluxo de ar nasal – é provável que ela recupere a consciência. Esta é a conclusão de um novo estudo conduzido por cientistas do Instituto Weizmann e publicados na revista Nature.  100% dos pacientes inconscientes com lesões cerebrais que responderam a um “teste de cheiro” desenvolvido pelos pesquisadores, recuperaram a consciência durante o período de quatro anos de estudo.

Os cientistas acham que este teste simples e barato pode ajudar os médicos a diagnosticar e determinar com precisão planos de tratamento de acordo com o grau de lesão cerebral dos pacientes

 

Os cientistas acham que este teste simples e barato pode ajudar os médicos a diagnosticar e determinar com precisão planos de tratamento de acordo com o grau de lesão cerebral dos pacientes. Os cientistas concluem que essa descoberta mais uma vez destaca o papel primordial do olfato na organização cerebral humana. O sistema olfativo é a parte mais antiga do cérebro, e sua integridade fornece uma medida precisa da integridade geral do cérebro.

Após lesão cerebral grave, muitas vezes é difícil determinar se a pessoa está consciente ou inconsciente, e os testes diagnósticos atuais podem levar a um diagnóstico incorreto em até 40% dos casos. “O diagnóstico errado pode ser crítico, pois pode influenciar a decisão de desconectar os pacientes das máquinas de suporte de vida”, diz o Dr. Anat Arzi, que liderou a pesquisa. “Em relação ao tratamento, se for julgado que um paciente está inconsciente e não sente nada, os médicos podem não prescrever analgésicos que possam precisar.” Arzi iniciou esta pesquisa durante seus estudos de doutorado no grupo do Prof. Noam Sobel do Departamento de Neurobiologia do Instituto Weizmann de Ciências e continuou como parte de sua pesquisa de pós-doutorado no Departamento de Psicologia da Universidade de Cambridge.

O “teste de consciência” desenvolvido pelos pesquisadores – em colaboração com o Dr. Yaron Sacher, Chefe do Departamento de Reabilitação de Lesões Cerebrais Traumáticas do Hospital de Reabilitação de Loewenstein – baseia-se no princípio de que nosso fluxo de ar nasal muda em resposta ao odor; por exemplo, um odor desagradável levará a cheiros mais curtos e rasos. Em humanos saudáveis, a resposta pode ocorrer inconscientemente tanto na vigília quanto no sono.

O estudo incluiu 43 pacientes com lesões cerebrais no Hospital de Reabilitação de Loewenstein. Os pesquisadores colocaram brevemente frascos contendo vários odores sob os narizes dos pacientes, incluindo um cheiro agradável de xampu, um cheiro desagradável de peixe podre, ou nenhum odor. Ao mesmo tempo, os cientistas mediram precisamente o volume de ar inalado pelo nariz em resposta aos odores. Cada frasco foi apresentado ao paciente dez vezes em ordem aleatória durante a sessão de teste, e cada paciente participou de várias dessas sessões.

 “Surpreendentemente, todos os pacientes classificados como em ‘estado vegetativo’ mas que responderam ao teste, depois recuperaram a consciência, mesmo que de forma mínima. Em alguns casos, o resultado do teste foi o primeiro sinal de que esses pacientes estavam prestes a recuperar a consciência – e essa reação foi observada dias, semanas e até meses antes de qualquer outro sinal”, diz Arzi.

Além disso, a resposta ao teste não só previu quem iria recuperar a consciência, mas também previu com cerca de 92% de precisão quem sobreviveria por pelo menos três anos.

O fato desse teste ser um teste simples e barato torna-o vantajoso”, explica Arzi. “Pode ser realizado ao lado do leito dos pacientes sem a necessidade de movê-los – e sem máquinas complicadas.”

Coma

Após uma lesão grave na cabeça, os pacientes podem entrar em estado de coma – seus olhos estão fechados e não têm ciclos de sono-vigília. Um coma geralmente dura cerca de duas semanas, após o qual pode haver uma rápida melhora e retorno à consciência, deterioração que leva à morte, ou pode levar a uma condição definida como “desordem de consciência”. Quando ocorre abertura espontânea dos olhos, mas não há evidência de que os pacientes estejam cientes de si mesmos ou de seus arredores, eles são então diagnosticados como estando em um “estado vegetativo”

Mas se o paciente apresentar sinais consistentes de consciência, mesmo que sejam mínimos e instáveis, será classificado como estando em um “estado minimamente consciente”. A ferramenta de diagnóstico padrão-ouro para avaliar o nível de consciência é a Escala de Recuperação em Coma (Revisada), que examina respostas a vários estímulos: movimentos oculares ao rastrear um objeto, virar a cabeça em direção a um som e resposta à dor, entre outros. Uma vez que a taxa de erros de diagnóstico pode chegar a 40%, recomenda-se repetir o teste pelo menos cinco vezes.

No entanto, o diagnóstico errado também pode ocorrer quando o teste é realizado repetidamente. “Em um estudo bem conhecido, um paciente diagnosticado como estando em ‘estado vegetativo’ após um acidente de carro foi escaneado em uma máquina de ressonância magnética. Enquanto estava no scanner, os pesquisadores pediram à paciente para imaginar que ela estava jogando tênis e observaram que sua atividade cerebral era semelhante à atividade cerebral de pessoas saudáveis quando também se imaginavam jogando de tênis. De repente, eles perceberam: ‘espere um minuto, ela está lá. Ela nos ouve e está respondendo aos nossos pedidos. Ela simplesmente não tem como se comunicar'”, diz Arzi.

“Também há casos conhecidos de pessoas que foram diagnosticadas em ‘estado vegetativo’, mas quando recuperaram a consciência, puderam contar em detalhes o que estava ocorrendo enquanto supostamente vegetativo. Diagnosticar o nível de consciência de um paciente que sofreu uma lesão grave na cabeça é um grande desafio clínico. O teste de cheiro que desenvolvemos pode fornecer uma ferramenta simples para enfrentar esse desafio.”

 

Leia mais: Weizmann Institute Scientists Develop “Sniff Test” that Predicts Recovery of Consciousness in Brain-Injured Patients

Espectro autista: avanço na compreensão das “inferências” no cérebro social

  Espectro autista:  avanço na compreensão das “inferências” no cérebro social 

 

Cientistas do Weizmann fizeram um grande avanço na compreensão do funcionamento do cérebro, o que no futuro, pode permitir encontrar maneiras de mudar o comportamento nas pessoas com o transtorno do espectro autista.

Pouco se sabe sobre como são codificadas as informações sociais no córtex pré-frontal, a parte do cérebro que utilizamos para entender as necessidades e emoções dos outros. Os pesquisadores Tal Tamir e Dana Rubi Levy (foto) do Departamento de Neurobiologia, decidiram testar a forma como os animais processam informações sociais usando o olfato. Os odores são o meio de comunicação dos camundongos, e mediante eletrodos os cientistas estudaram com precisão como os cérebros respondiam a diferentes odores.

 Primeiro descobriram que a resposta no córtex pré-frontal, era muito mais forte quando os ratos cheiravam outros ratos do que quando eram expostos a qualquer outro cheiro, como manteiga de amendoim, banana ou grama recém-cortada. Nessa área, as respostas “sociais” envolveram cerca do dobro de neurônios daqueles que respondem a alimentos ou grama. Ferramentas computacionais desenvolvidas no Weizmann permitiram descobrir configurações de redes de neurônios que codificavam odores como “vocábulos” que representam estímulos sociais ou não sociais.

Ferramentas computacionais desenvolvidas no Weizmann permitiram descobrir configurações de redes de neurônios que codificavam odores como “vocábulos” que representam estímulos sociais ou não sociais.

No estudo publicado na revista Nature Neuroscience mostraram não apenas como os neurônios no córtex pré-frontal de camundongos distinguem entre estímulos sociais e não sociais, e ainda revelaram como os cérebros de ratos “autistas” não conseguem distinguir adequadamente entre os dois.

Expostos a esses cheiros pela segunda vez, os animais foram muito rápidos para aprender que era o que. O grupo repetiu seus experimentos com camundongos geneticamente modificados para ter mutações associadas ao autismo, e os neurônios desses ratos não distinguiam entre os aromas de outros camundongos e os odores não sociais, e também não melhoraram com a exposição repetida. De fato, na comunicação entre células nervosas havia muito mais variabilidade espontânea, como se houvesse “interferência” na linha.

 Os cientistas acreditam que esses resultados podem ser relevantes para entender o transtorno e no futuro, encontrar maneiras de reduzir a “interferência na linha” e levar a mudanças comportamentais em pessoas com transtorno do espectro autista.

Leia mais: Social Life Neuron

Respire fundo antes de responder!

Respire fundo antes de responder!

A função cognitiva estaria associada à inalação. Pacientes que solucionaram problemas enquanto inalavam se saíram melhor nos testes do que as que exalavam na mesma situação.

Um café expresso, uma barrinha de chocolate ou ficar em posição invertida – todos esses recursos foram recomendados antes de se submeter a um teste expressivo. O melhor conselho, entretanto, poderia ser apenas respirar fundo. Conforme a pesquisa conduzida no laboratório do Prof. Noam Sobel, do Departamento de Neurobiologia do Instituto Weizmann de Ciências, as pessoas que inalam quando se veem diante de uma tarefa visual-espacial se saíram melhor do que as que exalavam na mesma situação. Os resultados do estudo, que foram publicados na revista Nature Human Behavior, sugerem que o sistema olfativo pode ter moldado a evolução da função cerebral muito além da função do olfato.

O Dr. Ofer Perl, que liderou a pesquisa como estudante de graduação do laboratório de Sobel, explica que o olfato é o sentido mais antigo: “Até mesmo as plantas e bactérias podem ‘farejar’ as moléculas em seu ambiente e reagir. Mas todos os mamíferos terrestres sentem cheiros inalando o ar pelos canais nasais e repassando os sinais por nervos até o cérebro.”

Algumas teorias sugerem que esse antigo sentido definiu o padrão para o desenvolvimento de outras partes do cérebro. Ou seja, cada sentido adicional evoluiu utilizando o modelo que havia sido estabelecido anteriormente pelos sentidos já existentes. A partir daí, surgiu a ideia de que a inalação, por si só, pode preparar o cérebro para adquirir novas informações – na essência, sincronizando os dois processos.

Na verdade, estudos dos anos 40 e posteriores já haviam descoberto que as áreas do cérebro envolvidas no processamento dos cheiros – consequentemente, da inalação – estão conectadas àquelas que criam novas memórias. Mas o novo estudo começou com a hipótese de que partes do cérebro envolvidas em funções superiores também podem ter evoluído segundo o mesmo modelo básico, mesmo sem apresentar vínculo algum ao sentido do olfato. “Em outros mamíferos, o sentido do olfato, a inalação e o processamento de informações andam lado-a-lado” – disse Sobel. “Nossa hipótese assumia que não apenas o sistema olfativo, mas todo o cérebro se prepara para o processamento de novas informações começando pela inalação. Acreditamos que nosso cérebro seja “farejador”.

Para testar sua hipótese, os pesquisadores projetaram um experimento em que poderiam medir o fluxo de ar passando pelas narinas dos pacientes, ao mesmo tempo apresentando a eles problemas para solucionarem. O experimento incluía problemas matemáticos, problemas de visualização espacial (em que a pessoa tinha de decidir se um desenho de uma figura tridimensional poderia existir na vida real) e testes verbais (em que a pessoa decidia se as palavras que surgiam na tela eram reais ou não). Os pacientes tinham de clicar em um botão – uma vez quando respondiam a uma pergunta e uma vez quando estivessem prontos para a próxima pergunta. Os pesquisadores observaram que, à medida que os pacientes passavam pelos problemas, eles inalavam o ar logo antes de pressionar o botão, a cada pergunta.

O experimento foi projetado para que os pesquisadores tivessem a certeza de que os pacientes não estavam cientes do monitoramento de sua respiração, e eliminaram um cenário em que pressionar o botão era, em si, um motivo para inalar, e não o preparo para a tarefa em questão.

Em seguida, os pesquisadores alteravam o ambiente, oferecendo aos pacientes somente problemas espaciais para resolver, mas metade deles era apresentada no momento em que eles inalavam e a outra metade, quando exalavam. A inalação acabou se revelando significativamente associada aos resultados mais positivos nos problemas do teste. Durante o experimento, os pesquisadores mediram a atividade cerebral elétrica com um EEG, e também constataram a diferença entre a inalação e a exalação, particularmente no que diz respeito à conectividade entre diferentes partes do cérebro. O fato foi verdadeiro durante os períodos de descanso, além do período de solução de problemas, com maior conectividade associada à inalação. Além disto, quanto maior a lacuna entre os dois níveis de conectividade, mais a inalação parecia ajudar o paciente a solucionar os problemas.

“Pode-se deduzir que o cérebro associa a inalação à oxigenação, preparando-se assim para se concentrar melhor nas questões, mas os tempos medidos não correspondem a isto” – disse Sobel. “Tudo acontece em 200 milissegundos – muito antes que o oxigênio possa fluir dos pulmões ao cérebro. Os resultados comprovam que não só o sistema olfativo é sensível à inalação e à exalação, mas o cérebro inteiro também. Acreditamos que poderíamos generalizar e dizer que o cérebro funciona melhor durante a inalação”.

As constatações poderiam ajudar a explicar, entre outras coisas, por que o mundo parece difuso quando nosso nariz está entupido. Sobel indica que a própria palavra “inspiração” significa, além de respiração, também o estímulo ao intelecto e às emoções. E as pessoas que praticam meditação sabem que a respiração é fundamental para controlar as emoções e o pensamento. Entretanto, trata-se de um apoio empírico importante para as intuições, e demonstra que nosso sentido olfativo, de alguma forma, provavelmente forneceu o protótipo para a evolução do restante do cérebro.

Os cientistas acreditam que suas descobertas, entre outras cosias, poderão levar à pesquisa de métodos para ajudar crianças e adultos a se concentrar e controlar distúrbios, aprimorando suas habilidades por meio da respiração nasal controlada.

A pesquisa do Prof. Noam Sobel tem o apoio do Instituto Nacional Azrieli para Geração de Imagens e Pesquisa do Cérebro Humano; do Centro Norman e Helen Asher de Geração de Imagens do Cérebro Humano; do laboratório de Nadia Jaglom para Pesquisa de Neurobiologia do Olfato; da Fundação Adelis; do Fundo Rob e Cheryl McEwen para Pesquisa do Cérebro; e do Conselho Europeu de Pesquisa. O Prof. Sobel é o responsável pela cátedra de Neurobiologia Sara and Michael Sela.