A atividade cerebral parece ser mais complexa em meninas do que em meninos

A complexidade dos sinais¹ no cérebro² parece diminuir à medida que o sistema nervoso³ se desenvolve em fetos e bebês⁴ – e isso ocorre significativamente mais rápido no sexo masculino em comparação com o sexo feminino, mostrou um estudo publicado na revista Nature Mental Health.

Joel Frohlich, da Universidade de Tübingen, na Alemanha, e seus colegas usaram uma técnica de imagem chamada magnetoencefalografia (MEG) para medir os campos magnéticos produzidos pelas correntes elétricas do cérebro² em resposta a estímulos sonoros em 43 fetos do terceiro trimestre de gravidez⁵ e 20 bebês⁴, com idades entre 13 e 59 dias de idade.

Os estímulos sonoros consistiram em vários arranjos de bipes. Uma sequência foi composta por quatro bipes, cada um com duração de 200 milissegundos e separados por intervalos de 400 milissegundos. Isso foi reproduzido para os fetos por meio de um “balão sonoro” espremido entre o abdômen da gestante e os sensores MEG.

A equipe então registrou a atividade cerebral magnética dos fetos ao ouvirem os estímulos sonoros. Foram calculadas diversas medidas diferentes que refletem a complexidade do sinal⁶ MEG, usando algoritmos que determinam, por exemplo, quão difícil é o seu processamento.

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Os pesquisadores explicaram que em adultos sem problemas de saúde⁷ conhecidos, níveis mais elevados de complexidade neural estão associados a um melhor desempenho e tempos de reação mais rápidos em diversas funções executivas, como o planejamento e a tomada de decisões. Por outro lado, níveis baixos estão associados a estados em que a capacidade de processamento de informações é reduzida, como sob anestesia⁸ geral e durante o sono sem movimentos oculares rápidos.

Assim, a equipe levantou a hipótese de que a complexidade do sinal⁶ MEG aumentaria entre os fetos à medida que a gestação avançava e entre os bebês⁴ à medida que envelheciam. Mas ficaram surpreendidos ao descobrir que esta percentagem diminuiu com o tempo, com a diminuição ocorrendo significativamente mais rápido entre os fetos e bebês⁴ do sexo masculino do que entre aqueles do sexo feminino.

“Intuitivamente, pensei que à medida que o cérebro² amadurece, a sua atividade deveria tornar-se mais complexa, tal como a sua anatomia e função se tornam mais complexas”, disse Frohlich. “Em retrospectiva, porém, faz bastante sentido, especialmente considerando o fato de que registramos a atividade cerebral evocada por sinais¹ sensoriais, em vez de atividade espontânea”.

À medida que o cérebro² se desenvolve, ele se afasta de padrões aleatórios em direção a modos de atividade mais ordenados, esculpidos por conexões sinápticas emergentes. Essas conexões restringem o número de maneiras pelas quais o cérebro² pode responder a estímulos como os padrões auditivos do experimento. É provavelmente por isso que os cérebros fetais mais maduros mostraram uma atividade menos complexa nas suas respostas: estes cérebros tinham menos formas de responder ao mesmo estímulo e, portanto, menor complexidade.

De acordo com Frohlich, se o experimento tivesse analisado a atividade cerebral espontânea na ausência de estímulos, os resultados poderiam ter sido diferentes.

Cruciais para as conclusões da equipe foram as contribuições do professor do Imperial College London, Pedro Mediano, que compartilhou um algoritmo matemático sofisticado que permitiu à equipe determinar quais propriedades dos sinais¹ cerebrais fetais estavam impulsionando a diminuição de sua complexidade.

Usando a abordagem de Mediano, a equipe descobriu que as mudanças na amplitude ou “força” do sinal⁶ estavam relacionadas à diminuição da complexidade. Na verdade, o efeito da amplitude parecia mascarar as mudanças causadas por outra propriedade do sinal⁶, a fase, que se opunha à complexidade ao impulsionar aumentos na complexidade com a maturação. A presença de dois processos opostos pode explicar parcialmente os resultados surpreendentes da equipe no que diz respeito à maturação.

No entanto, os efeitos do sexo fetal ainda deixam a equipe um pouco confusa. Eles suspeitam que a variação entre os sexos pode ser devida a diferenças subjacentes na forma como o sistema nervoso³ se desenvolve em meninos e meninas. No entanto, os pesquisadores não acompanharam os bebês⁴ para além do final do estudo e, portanto, não está claro se esta variação persiste.

“Eu não esperava que o sexo fetal tivesse qualquer impacto na complexidade neural”, disse Frohlich, “mas é possível que isso esteja relacionado à maior vulnerabilidade do cérebro² masculino durante a gestação, já que muitos distúrbios do neurodesenvolvimento, como autismo e TDAH, são diagnosticados mais frequentemente em meninos.”

Frohlich é inspirado por estudos anteriores que ligaram a complexidade da atividade neural à saúde⁷ do cérebro², incluindo um estudo anterior que previu o início do autismo anos mais tarde a partir da atividade cerebral registrada em crianças pequenas.

Distúrbios do neurodesenvolvimento, como o autismo, são melhor prevenidos muito cedo na vida, enquanto o cérebro² ainda é altamente plástico, o que cria a necessidade de detecção precoce de riscos. “Quanto mais cedo identificarmos o risco de desenvolver distúrbios neuropsiquiátricos e metabólicos, mais eficazmente poderemos apoiar o desenvolvimento do cérebro² para prevenir doenças graves”, explicou o Prof. Gharabaghi, um dos autores do estudo, num comunicado de imprensa.

Dessa forma, segundo os autores, as descobertas trazem implicações importantes para esforços futuros para desenvolver biomarcadores preditivos de transtornos psiquiátricos com base na complexidade da atividade cerebral registrada antes do nascimento.

No artigo publicado, os pesquisadores descrevem diferenças sexuais no desenvolvimento pré-natal da complexidade neural no cérebro² humano.

Eles relatam que a complexidade da atividade neural é uma leitura comumente usada do funcionamento saudável dos circuitos corticais. Trabalhos anteriores ligaram a complexidade neural ao nível de cuidados maternos em bebês⁴ prematuros em risco de desenvolver transtornos mentais, mas a evolução da complexidade neural no desenvolvimento humano inicial é em grande parte desconhecida.

A hipótese dos autores era que a dinâmica cortical evoluiria para otimizar o processamento de informações à medida que o nascimento se aproximasse, aumentando assim a complexidade da atividade cortical.

Para testar esta hipótese, foi conduzido um estudo de coorte⁹ relacionando a complexidade neural pré-natal à maturação. Registros de magnetoencefalografia (MEG) foram obtidos de uma amostra de fetos e recém-nascidos, incluindo dados longitudinais antes e depois do nascimento. Utilizando respostas corticais a irregularidades auditivas, calculou-se diversas medidas de entropia que refletem a complexidade do sinal⁶ MEG.

Apesar da hipótese da equipe, a complexidade neural diminuiu significativamente com a maturação tanto nos fetos como nos recém-nascidos. Além disso, descobriu-se que a complexidade diminuiu significativamente mais rápido nos fetos do sexo masculino para a maioria das medidas de entropia.

Esses resultados surpreendentes traçam a evolução da complexidade neural no desenvolvimento humano perinatal e podem estabelecer uma base para trabalhos futuros que relacionariam a complexidade neural fetal aos fenótipos do desenvolvimento, especialmente na área de risco perinatal, onde os biomarcadores são muito necessários.

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Fontes:
Nature Mental Health, publicação em 23 de fevereiro de 2024.
Institute for Advanced Consciousness Studies, notícia publicada em 01 de março de 2024.
New Scientist, notícia publicada em 25 de abril de 2024.