Veja como o cérebro oscila com cada batida do coração [vídeo]

Dois novos estudos publicados no início de maio empregaram uma técnica de escaneamento cerebral – utilizada usualmente para capturar imagens estáticas de órgãos em 2D – para criar vídeos em 3D do cérebro humano. Nas imagens é possível observar o órgão se movendo em tempo real conforme o sangue e o líquido cefalorraquidiano (LCR) – um líquido claro que carrega nutrientes e protege o cérebro – passam por ele.

Cérebro oscilando conforme as batidas do coração.Fonte:  Courtesy of Stevens Institute of Technology/Reprodução 

As novas pesquisas, publicadas nas revistas Brain Multiphysics e Magnetic Resonance in Medicine, "amplificaram" o movimento do cérebro, exagerando-o para que pudesse ser facilmente analisado. A nova técnica é chamada de "imagem de ressonância magnética amplificada 3D", ou aMRI 3D.

"Na verdade, é um movimento muito pequeno", explicou, em entrevista à Live Science, Mehmet Kurt, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica do Stevens Institute of Technology em New Jersey, nos Estados Unidos, que também é professor adjunto da Icahn School of Medicine do Mount Sinai, em Nova York, e coautor de ambos os estudos.

Os movimentos normalmente variam de 0,002 a 0,015 polegadas (50 a 400 micrômetros) no máximo. A equipe do professor Kurt ampliou esses movimentos cerca de 25 vezes – o que permitiu verificar detalhes como sua direção e amplitude.

Por que o estudo é importante?

A nova técnica pode ser útil no diagnóstico e tratamento de condições médicas em que os fluidos são bloqueados pelo cérebro. Uma dessas condições é a hidrocefalia, na qual o excesso de líquido se acumula em cavidades do cérebro, segundo Samantha Holdsworth, professora sênior da Universidade de Auckland, na Nova Zelândia e diretora de pesquisa da Matai, um centro de pesquisa neozelandês com foco em medicina de imagem, coautora em ambos os estudos.

Capturando o cérebro em movimento

Para criar a nova técnica de varredura, a equipe começou com a ressonância magnética básica (MRI), que usa ímãs fortes para aplicar um campo magnético ao corpo.

Na técnica, todos os núcleos de hidrogênio dentro das moléculas de água do corpo se alinham com o campo magnético aplicado e o scanner libera uma corrente de radiofrequência que estimula os núcleos de hidrogênio – fazendo com que eles saiam do alinhamento. Quando a corrente de radiofrequência é desligada, os núcleos voltam à posição inicial em velocidades diferentes – dependendo do tipo de tecido que os rodeia.

Para criar a imagem da ressonância magnética, a máquina capta o sinal de rádio que cada núcleo libera ao voltar para o alinhamento. Aplicando vários campos magnéticos ao corpo, a técnica também pode ser usada para criar imagens 3D que podem ser visualizadas de vários ângulos.

Em 2016, a professora Holdsworth e seus colegas se basearam na MRI para criar a aMRI, método que reúne uma série de imagens de MRI capturadas em pontos consecutivos no tempo e criam um curta-metragem, enquanto também amplificam os movimentos sutis capturados em cada quadro - uma espécie de stop motion magnético.

No início, a aMRI só rastreava movimentos em um único plano – por exemplo, do lado ou do topo do cérebro, mas não de vários ângulos. Agora, a equipe ampliou a técnica para capturar três dimensões simultaneamente.

"A vantagem da aMRI é que você pode ver o movimento em relação à anatomia subjacente, que é uma anatomia realmente requintada", disse a coautora do estudo. Enquanto os outros métodos capturam uma imagem um pouco mais confusa do cérebro com resolução temporal mais baixa, a aMRI 3D pode produzir imagens em tempo real do cérebro com uma resolução espacial impressionante de 0,00007 polegadas cúbicas (1,2 milímetros cúbicos).

Inovação tecnológica

Os pesquisadores agora estão usando a técnica para estudar a malformação de Chiari, uma condição na qual parte do cérebro é empurrada para baixo através do orifício na base do crânio, por onde passa a medula espinhal. Em colaboração com o Monte Sinai, Kurt também está estudando hidrocefalia em bebês recém-nascidos, escaneando seus cérebros antes e depois de uma cirurgia corretiva. Ele também está usando uma versão modificada do método de varredura, chamado aFlow, para estudar aneurismas.

Na Nova Zelândia, Holdsworth está escaneando cérebros de pacientes com concussões, em busca de padrões comuns nos fluidos dos órgãos após ferimentos. O grupo também planeja estudar se a ressonância magnética pode ser utilizada para medir indiretamente a pressão no cérebro, porque atualmente a medição direta requer a perfuração de um pequeno orifício no crânio. "Há tantas perguntas a serem respondidas. As oportunidades são infinitas", disse o professor Kurt.