Cientistas desvendam como sinais cerebrais viajam para desempenhar a linguagem
Por Lauren Ingeno
Seus resultados abrem o caminho para o tratamento da afasia e outros distúrbios de linguagem.
Utilizando a técnica da estimulação magnética transcraniana e o controle de rede, os pesquisadores adotaram uma nova abordagem para entender como os sinais viajam pelas rodovias do cérebro e como a estimulação cerebral consegue levar a uma melhor função cognitiva.
A comunicação verbal eficaz depende da capacidade de recuperar e selecionar as palavras apropriadas para transmitir um significado pretendido. Para muitos, esse processo é instintivo, mas para alguém que sofreu um derrame ou outro tipo de dano cerebral, se comunicar até mesmo por sinais mais básicos pode ser uma tarefa árdua.
Os cientistas sabem que uma região do cérebro chamada de giro frontal inferior esquerdo (LIFG) é fundamental para a produção de linguagem e processamento de texto. No entanto, ainda não está claro como exatamente o LIFG interage com as redes complexas do cérebro para facilitar o desempenho da linguagem controlada, ou como essas interações podem sair erradas em um cérebro danificado.
Usando uma técnica de estimulação cerebral magnética, a mesma metodologia utilizada para tratar sintomas depressivos, e a teoria de controle de rede, pesquisadores da Universidade Drexel e da Universidade da Pensilvânia adotaram uma nova abordagem para entender como as redes no cérebro interagem para formar palavras decisórias de escolha. Seus resultados, publicados este mês no Journal of Neuroscience, abrem o caminho para o tratamento da afasia e outros distúrbios de linguagem.
“Nossa capacidade de entender os sistemas neurais está fundamentalmente relacionada à nossa capacidade de controlá-los”, disse John Medaglia, PhD, professor assistente de psicologia na Universidade de Drexel e principal autor do estudo. “Esta pesquisa fornece evidências diretas de que a forma como escolhemos as palavras que queremos dizer em linguagem natural está relacionada à capacidade do cérebro de integrar e segregar a atividade em grandes redes”.
Medaglia, juntamente com sua colega e coautora do estudo, Danielle Bassett, PhD, da Universidade da Pensilvânia, buscam mapear todas as perspectivas do cérebro e descobrir como estimular uma rede pode se conectar ou afetar outra, dependendo das experiências, um novo e emergente campo de pesquisa chamado neurociência de rede.
“A neurociência de rede fornece métodos computacionais para descobrir a estrutura dos dados da imagem cerebral. Por sua vez, o conhecimento sobre essa estrutura nos permite entender melhor como os sinais viajam naturalmente pelas rodovias do cérebro e também como a estimulação pode alterar essa viagem de uma forma a auxiliar melhor a função cognitiva”, disse Bassett.
Para ver como a região do cérebro LIFG que está envolvida com diferentes redes neurais dependendo de várias tarefas de linguagem, a equipe de pesquisa usou a estimulação magnética transcraniana, ou EMT, que usa um campo magnético externo para induzir correntes em partes do cérebro junto com estimuladores implantados.
Vinte e oito participantes do estudo foram solicitados a completar dois tipos diferentes de tarefas de linguagem, enquanto a equipe de pesquisa aplicava a estimulação cerebral não invasiva. No primeiro tipo de tarefa, os participantes completaram frases abertas como “Eles deixaram os pratos sujos no …” e foram instruídos a dizer uma única palavra que a completaria apropriadamente. No segundo tipo de tarefa, os participantes foram solicitados a nomear imagens ou números específicos apresentados a eles.
Para cada tarefa, os pesquisadores mediram os tempos de resposta dos participantes e administraram a estimulação cerebral. Depois de coletar os dados, os pesquisadores usaram fórmulas matemáticas para estudar a controlabilidade dos sistemas de rede do cérebro. Eles estavam focados em como as tarefas de linguagem afetavam dois recursos de controle de rede distintos: controlabilidade modal, que é a capacidade de uma região cerebral de conduzir uma rede a estados “difíceis de atingir” e controlabilidade de limites, a capacidade teórica de uma região do cérebro de orientar redes cerebrais distintas para se comunicarem entre si.
Os pesquisadores descobriram que a controlabilidade dos limites representava um processo importante para responder as tarefas de linguagem aberta, quando os participantes precisavam recuperar e selecionar uma única palavra diante de respostas alternativas concorrentes. Por outro lado, a controlabilidade modal estava intimamente relacionada às tarefas de linguagem fechada. Isso sugere que a capacidade do LIFG de se integrar e segregar a comunicação entre as redes cerebrais pode não desempenhar um papel importante quando as pessoas estão selecionando uma palavra única e correta, em vez de escolher entre várias possibilidades.
Medaglia diz que seu grupo ficou surpreso ao descobrir essa distinção muito clara entre como o cérebro responde a duas tarefas de linguagem semelhantes.
“Eu pensei que nossos resultados seriam mais confusos. Há debates sobre quão únicos são esses processos, e agora temos evidências de que você pode fazer uma distinção clara entre eles”, disse Medaglia. “Também foi surpreendente para mim que pudesse encontrar esse efeito quando estudava todo o cérebro, enquanto muitas visões tradicionais da linguagem fariam com que você se concentrasse em uma área muito mais específica”.
A equipe de pesquisa está usando o mesmo tipo de técnicas em pacientes com AVC para ver se estimular certas áreas do cérebro pode ajudá-los a melhorar sua fala.
O coautor do estudo, Roy Hamilton, MD, um neurologista comportamental da Escola de Medicina Perelman da Universidade da Pensilvânia, sugere que estes achados podem um dia beneficiar pacientes com afasia (perda de linguagem adquirida devido a acidente vascular cerebral). Para pacientes com afasia, a recuperação parcial da linguagem é frequentemente associada à reorganização do sistema de linguagem nas funções cerebrais e de linguagem realizadas por áreas danificadas do cérebro, que se deslocam para novas áreas que não haviam sido previamente envolvidas no processamento da linguagem.
“Este estudo nos dá uma nova visão sobre as propriedades subjacentes de áreas como o LIFG que permitem ao cérebro processar a linguagem”, disse Hamilton. “Mas ainda há questões que estamos procurando responder. Por exemplo, o que determina quais novas áreas do cérebro serão recrutadas para o processamento de linguagem? Quais propriedades as tornam boas candidatas? Com mais pesquisas, poderemos começar a descobrir quais áreas o cérebro provavelmente será utilizado se houver uma lesão no sistema de linguagem. Essa abordagem poderá fornecer novos alvos para o tratamento com terapias focais, incluindo a neuromodulação”.
Tradução livre do texto original em inglês do site DrexelNow.
Publicado em 21 de junho de 2018.