Cientistas Propõem uma Teoria sobre as Ondas de Atividade Cerebral
A equipa da Professora Dra. Petra Ritter elucidou, pela primeira vez, o movimento das ondas de atividade cerebral através de uma simulação em computador. Investigações anteriores sugerem que estas ondas desempenham um papel crucial em funções cognitivas como a memória.
A Professora Dra. Petra Ritter, Professora Johanna Quandt na BIH, lidera o grupo de investigação de simulação cerebral e dirige a Secção de Simulação Cerebral na Charité.
Estudo Revela o Papel das Ondas Cerebrais na Aprendizagem e na Cognição
O estudo liderado por Ritter, publicado na Nature Communications, faz parte da dissertação de Dominik Koller, que é o primeiro autor do artigo.
As ondas viajantes de atividade são padrões de sinais neuronais que ocorrem quando grupos de neurónios disparam simultaneamente, com esta atividade sincronizada a mover-se através do córtex ao longo do tempo. Estas ondas podem ser visualizadas através de eletroencefalografia (EEG) e são geradas por um gradiente de frequência espacial no cérebro, resultante de uma força de conetividade variável.
Ritter acredita que as ondas cerebrais são cruciais para os processos de aprendizagem porque a atividade sincronizada aumenta as ligações neurais. “As frentes de onda em movimento sincronizam a atividade das células nervosas através das distâncias. A teoria de que ‘o que dispara junto, liga junto’ sugere que estas ondas são fundamentais para coordenar as mudanças plásticas no cérebro, essenciais para a aprendizagem”.
As ondas cerebrais podem viajar através de diferentes escalas espaciais e mudar de direção. “Vários factores influenciam a propagação das ondas, mas as relações são complexas. No entanto, com os nossos modelos matemáticos do cérebro, podemos descobrir as regras subjacentes”, explica Ritter.
O Movimento das Ondas de Atividade Desempenha um Papel Crucial na Terapia
A compreensão dos mecanismos subjacentes à formação de ondas de atividade pode melhorar os futuros tratamentos de doenças cerebrais e aprofundar a nossa compreensão destas condições. “Por exemplo, isto é relevante no tratamento da esquizofrenia, da epilepsia ou da doença de Parkinson”, explica Ritter.
A equipa de Ritter está a desenvolver gémeos digitais do cérebro, que podem simular a resposta do cérebro a estímulos. Estas simulações são promissoras para o planeamento de terapias, como a estimulação cerebral – como a estimulação cerebral profunda para a doença de Parkinson – bem como para a personalização de intervenções neurocirúrgicas, tornando-as mais seguras e eficientes.
“Os modelos anteriores não tinham em conta as alterações plásticas. Agora, a compreensão do desenvolvimento da frente de onda também pode ajudar a simular os efeitos de aprendizagem à medida que o cérebro muda”, observa Ritter.
O próximo passo dos investigadores é utilizar o seu modelo para simular os efeitos a longo prazo da estimulação externa do cérebro, como a estimulação magnética transcraniana (TMS) ou a estimulação cerebral profunda com eléctrodos, especialmente quando ocorrem alterações plásticas. Esta abordagem poderia permitir aos médicos utilizar simulações informáticas para determinar a estimulação mais eficaz para cada doente no futuro.
Leia O Artigo Original: Medical Xpress
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