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A neurociência não é apenas um dos campos científicos que mais progridem, mas também um dos mais diversos. Em 2023, houve uma aceleração nas pesquisas em muitas áreas fascinantes, abrangendo um amplo espectro de disciplinas. Aqui estão alguns destaques de avanços que prometem moldar nossa compreensão do cérebro humano e do mundo com o qual interagimos por meio dele.
Tradicionalmente, pensamos na atividade elétrica do cérebro como consequência dos neurônios que a produzem por meio da ativação de sinais. No entanto, um novo artigo de neurocientistas da Johns Hopkins e do MIT propõe uma teoria segundo a qual esses sinais elétricos podem, na verdade, reestruturar o cérebro até o nível subcelular.
Denominada "acoplamento citoelétrico", a teoria propõe que os campos elétricos do cérebro, criados pela atividade da rede neural, podem influenciar a configuração física dos componentes subcelulares dos neurônios para otimizar a estabilidade e a eficiência da rede.
Isso se baseia em estudos anteriores que mostraram como a atividade elétrica rítmica, ou 'ondas cerebrais', em redes neurais, e a influência de campos elétricos em nível molecular, podem coordenar e ajustar as funções cerebrais.
Esse tipo de neuroplasticidade induzida eletricamente em nível de microtúbulos e molecular oferece outra via para entender por que a cognição humana é tão incrivelmente flexível.
Os mecanismos descritos para explicar como isso é alcançado incluem eletrodifusão, mecanotransdução e trocas entre energia elétrica, potencial e química.
Como resumiu o pesquisador principal, “Aos t brai n adapts t a cnangi n orld, t proteins e moleckels 𝙘𝙝𝙖𝙣𝙜𝙚 𝙩𝙤𝙤. 𝙏𝙝𝙚𝙮 𝙘𝙖𝙣 𝙝𝙖𝙫𝙚 𝙚𝙡𝙚𝙘𝙩𝙧𝙞𝙘 𝙘𝙝𝙖𝙧𝙜𝙚𝙨 𝙖𝙣𝙙 𝙣𝙚𝙚𝙙 𝙩𝙤 𝙘𝙖𝙩𝙘𝙝 𝙪𝙥 𝙬𝙞𝙩𝙝 𝙣𝙚𝙪𝙧𝙤𝙣𝙨 𝙩𝙝𝙖𝙩 𝙥𝙧𝙤𝙘𝙚𝙨𝙨, 𝙨𝙩𝙤𝙧𝙚, 𝙖𝙣𝙙 𝙩𝙧𝙖𝙣𝙨𝙢𝙞𝙩 𝙞𝙣𝙛𝙤𝙧𝙢𝙖𝙩𝙞𝙤𝙣 𝙪𝙨𝙞𝙣𝙜 𝙚𝙡𝙚𝙘𝙩𝙧𝙞𝙘 𝙨𝙞𝙜𝙣𝙖𝙡𝙨. 𝙄𝙣𝙩𝙚𝙧𝙖𝙘𝙩𝙞𝙣𝙜 𝙬𝙞𝙩𝙝 𝙩𝙝𝙚 𝙣𝙚𝙪𝙧𝙤𝙣𝙨' 𝙚𝙡𝙚𝙘𝙩𝙧𝙞𝙘 𝙛𝙞𝙚𝙡𝙙𝙨 𝙨𝙚𝙚𝙢𝙨 𝙣𝙚𝙘𝙚𝙨𝙨𝙖𝙧𝙮.”
No início deste ano, descobriu-se que o emaranhamento quântico está ligado à cognição de ordem superior, e parece que esses novos paradigmas, que vão além do nível dos neurônios, podem ser fundamentais para o avanço da neurociência para o próximo nível.
𝗖𝘆𝘁𝗼𝗲𝗹𝗲𝗰𝘁𝗿𝗶𝗰 𝗰𝗼𝘂𝗽𝗹𝗶𝗻𝗴: 𝗘𝗹𝗲𝗰𝘁𝗿𝗶𝗰 𝗳𝗶𝗲𝗹𝗱𝘀 𝘀𝗰𝘂𝗹𝗽𝘁 𝗻𝗲𝘂𝗿𝗮𝗹 𝗮𝗰𝘁𝗶𝘃𝗶𝘁𝘆 𝗮𝗻𝗱 “𝘁𝘂𝗻𝗲” 𝘁𝗵𝗲 𝗯𝗿𝗮𝗶𝗻'𝘀 𝗶𝗻𝗳𝗿𝗮𝘀𝘁𝗿𝘂𝗰𝘁𝘂𝗿𝗲
Um artigo publicado na Nature Nanotechnology sugere um novo paradigma de tratamento de saúde através da manipulação do tunelamento biológico quântico em células cerebrais para tratar o câncer de glioblastoma.
Os pesquisadores desenvolveram sua técnica com base em evidências anteriores de que eventos da mecânica quântica desempenham um papel crucial em processos biológicos específicos que sustentam o funcionamento dos organismos. O método envolve a aplicação de nanoeletrodos bipolares de ouro (denominados bio-nanoantenas) pulverizados sobre a área a ser tratada cirurgicamente.
Em seguida, aplica-se um campo elétrico preciso que visa e estimula especificamente os campos elétricos de células tumorais individuais. Isso causa a transferência de um único elétron por meio da manipulação do tunelamento de elétrons, o que altera o estado proteico da célula – um fenômeno conhecido como Transferência Biológica Quântica de Elétrons (QBET).
Isso, por sua vez, sinaliza às células cancerígenas para ativarem a morte celular programada (apoptose). As células cerebrais normais são insensíveis à estimulação elétrica, enquanto as células tumorais são extremamente sensíveis (o que os pesquisadores postulam ser devido à expressão alterada de vias genéticas).
Na prática, isso representa uma ferramenta de comunicação eletromolecular sem fio que facilita a destruição de células cancerígenas. A abordagem é minimamente invasiva em comparação com a cirurgia tradicional e pode ser usada quando a cirurgia não é uma opção devido à proliferação excessiva de células tumorais em meio às células saudáveis.
Os pesquisadores propõem que a variação dos aspectos das frequências elétricas e da voltagem da estimulação permitirá atingir diferentes tipos de células cancerígenas.
Embora o método de administração das bio-nanoantenas para facilitar a estimulação elétrica possa apresentar algumas limitações, esta pesquisa parece ser a primeira demonstração de uma terapia médica quântica que aproveita as alterações na biologia das células em nível quântico.
Embora ainda seja cedo para conclusões definitivas, o autor do estudo, Frankie Rawson, resumiu a importância mais ampla das descobertas.
“𝑨𝒔 𝒕𝒉𝒆 𝒇𝒊𝒓𝒔𝒕-𝒆𝒗𝒆𝒓 𝒑𝒐𝒔𝒔𝒊𝒃𝒍𝒆 𝒄𝒂𝒏𝒄𝒆𝒓 𝒕𝒓𝒆𝒂𝒕𝒎𝒆𝒏𝒕 𝒕𝒐 𝒉𝒂𝒓𝒏𝒆𝒔𝒔 𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕𝒖𝒎 𝒎𝒆𝒄𝒉𝒂𝒏𝒊𝒄𝒂𝒍 𝒆𝒇𝒇𝒆𝒄𝒕𝒔, 𝒕𝒉𝒊𝒔 𝒎𝒂𝒚 𝒓𝒆𝒑𝒓𝒆𝒔𝒆𝒏𝒕 𝒕𝒉𝒆 𝒘𝒐𝒓𝒍𝒅'𝒔 𝒇𝒊𝒓𝒔𝒕 𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕𝒖𝒎 𝒕𝒉𝒆𝒓𝒂𝒑𝒚, 𝒖𝒔𝒉𝒆𝒓𝒊𝒏𝒈 𝒊𝒏 𝒂 𝒏𝒆𝒘 𝒆𝒓𝒂 𝒐𝒇 𝒕𝒓𝒆𝒂𝒕𝒎𝒆𝒏𝒕 𝒑𝒂𝒓𝒂𝒅𝒊𝒈𝒎𝒔”
𝗪𝗶𝗿𝗲𝗹𝗲𝘀𝘀 𝗲𝗹𝗲𝗰𝘁𝗿𝗶𝗰𝗮𝗹–𝗺𝗼𝗹𝗲𝗰𝘂𝗹𝗮𝗿 𝗾𝘂𝗮𝗻𝘁𝘂𝗺 𝘀𝗶𝗴𝗻𝗮𝗹𝗹𝗶𝗻𝗴 𝗳𝗼𝗿 𝗰𝗮𝗻𝗰𝗲𝗿 𝗰𝗲𝗹𝗹 𝗮𝗽𝗼𝗽𝘁𝗼𝘀𝗶𝘀
Um novo estudo que explora os potenciais benefícios da estimulação cognitiva através do olfato revela resultados promissores para o funcionamento cerebral no envelhecimento – durante o sono!
O objetivo principal do estudo foi investigar se o enriquecimento olfativo poderia impactar positivamente a função cognitiva em idosos saudáveis. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que o acesso único do olfato a regiões cerebrais relacionadas à memória poderia normalizar circuitos específicos da memória, beneficiando potencialmente as habilidades cognitivas.
Apesar de expor os participantes a uma variedade limitada de odores durante as sessões noturnas, o estudo apresentou resultados convincentes. Os participantes do grupo de enriquecimento ambiental demonstraram uma melhora de 226% no desempenho no Teste de Aprendizagem Verbal Auditiva de Rey (em comparação com um grupo de controle), que avalia habilidades relacionadas à aprendizagem e à memória verbal.
Mais especificamente, as varreduras DTI fRMI pré e pós-tratamento revelaram modificações estruturais no cérebro, incluindo alterações positivas na região do fascículo uncinado, que normalmente se deteriora com o envelhecimento e em condições neurodegenerativas.
O estudo também revelou que os participantes com idades entre 60 e 72 anos que tiveram seus olfatos estimulados apresentaram melhorias cognitivas mais acentuadas do que os participantes mais velhos, sugerindo que os benefícios do envelhecimento podem ser melhor alcançados de forma proativa.
A principal conclusão é que pode ser possível melhorar a saúde cerebral e o funcionamento cognitivo de forma segura e acessível, de maneiras relevantes para a população idosa, aproveitando a estimulação sensorial passiva.
A estimulação cerebral profunda tem demonstrado grande potencial terapêutico, mas barreiras significativas incluem a natureza invasiva dos eletrodos implantados, bem como a falta de precisão quanto aos neurônios que eles estimulam. Um grande avanço foi publicado na revista Cell Reports, com o desenvolvimento de fios nanoeletrônicos de estimulação ultraflexíveis (StimNETs).
Este novo tipo de eletrodos é uma ordem de magnitude menor do que os implantes tradicionais e, consequentemente, muito mais preciso. O artigo apresenta evidências experimentais em ratos e em ensaios clínicos de fase inicial que demonstram que os StimNETs possuem diversas vantagens importantes.
• Eletrodo ultraflexível capaz de estimulação crônica precisa
• Ativação neural espacialmente seletiva com correntes ultrabaixas
• Detectabilidade comportamental estável por mais de 8 meses
• Interface tecido-eletrodo intacta, sem degeneração neuronal
Em particular, em vez de ativar grandes grupos de neurônios, os StimNETs podem estimular seletivamente neurônios individuais. É um pouco como precisar transmitir uma mensagem para alguém em uma sala lotada e poder fazer isso por telefone em vez de usar um alto-falante.
Além de demonstrar grande potencial para tornar a estimulação cerebral profunda viável, a precisão seletiva dessa neurotecnologia permitirá que os pesquisadores aprendam com muito mais exatidão quais tipos de estimulação elétrica são úteis para condições neurológicas específicas.
Em um avanço neurocientífico relacionado, em 2023, a estimulação cerebral profunda demonstrou, pela primeira vez, efeitos promissores no alívio dos sintomas da doença de Alzheimer. Para ser eficaz, é necessária uma precisão milimétrica na colocação dos eletrodos, e é difícil saber exatamente em quais áreas do cérebro concentrar a estimulação em diferentes doenças cerebrais.
Pesquisadores afiliados à Harvard Medical School, especializados na análise de imagens de ressonância magnética de alta resolução do cérebro, combinaram sua abordagem com modelos computacionais que identificaram com sucesso locais ideais e precisos para estimulação. Esse "ponto ideal" preciso, entre regiões de memória que se sobrepõem, resultou em reduções consideráveis dos sintomas nos participantes.
São necessários mais estudos clínicos antes que a DBS possa ser aprovada para tratamento, mas os dados publicamente disponíveis neste estudo agora possibilitam que pesquisadores posicionem eletrodos com precisão em estudos neurocirúrgicos que testam a DBS em pacientes com Alzheimer.
Uma equipe de cientistas médicos militares na China relatou a descoberta de que utilizou com sucesso a tecnologia CRISPR/Cas9 para inserir um gene de tardígrados em células-tronco embrionárias humanas, aumentando drasticamente sua resistência à radiação.
O tardígrado (também conhecido como urso-d'água) tem menos de 1 milímetro de comprimento e é a criatura mais resistente da Terra. Ao longo de anos de testes científicos, ele sobreviveu ao espaço sideral, a -200 graus Celsius e a mais de uma hora em água fervente.
Os pesquisadores relataram que quase 90% das células embrionárias humanas sobreviveram a uma exposição letal à radiação de raios X. Os resultados são muito surpreendentes, visto que a mistura entre uma diferença genética tão grande normalmente leva apenas a mutações prejudiciais, e demonstram potencialmente o poder do CRISPR de ir além dos experimentos genéticos tradicionais.
Embora tecnicamente legal por meio do uso de células-tronco criadas artificialmente, a pesquisa também é altamente controversa — o objetivo a longo prazo é desenvolver soldados super-resistentes que possam sobreviver à precipitação radioativa. Um dos projetos futuros da equipe é transformar as células infundidas nos tardígrados em células produtoras de sangue, para que possam ser inseridas na medula óssea e gerar novas células resistentes à radiação.
Por outro lado, os genes do tardígrado também podem trazer outros benefícios para os humanos, como desempenhar um papel protetor no DNA celular contra o estresse oxidativo, que é fundamental para o desenvolvimento de muitas doenças, incluindo câncer, envelhecimento, diabetes, inflamação e doença de Parkinson.
Cientistas inserem DNA de tardígrado em células-tronco humanas
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Osaka desenvolveu uma técnica inovadora capaz de criar imagens de super-resolução de células e tecidos usando inteligência artificial (IA). A equipe utilizou a Difusão Estável para analisar exames cerebrais de indivíduos submetidos a até 10.000 ressonâncias magnéticas enquanto estavam dentro de um aparelho de ressonância magnética.
O novo método, chamado "Deep-Z", utiliza algoritmos de aprendizado profundo para extrair informações detalhadas de imagens de baixa resolução, permitindo a criação de imagens de alta resolução com detalhes mais precisos.
Essa tecnologia inovadora tem implicações significativas para a pesquisa biomédica, pois permite que os cientistas estudem células e tecidos com um nível de detalhe sem precedentes. A equipe testou seu método em vários tipos de células e tecidos, incluindo os do cérebro, da retina e do pulmão, e obteve resultados superiores às técnicas existentes.
Um dos aspectos mais interessantes do método Deep-Z é seu potencial para uso no diagnóstico e tratamento médico. Ao produzir imagens de alta resolução de células e tecidos, os médicos poderiam potencialmente identificar doenças em estágio inicial e desenvolver planos de tratamento mais direcionados.
Essa estrutura também poderia ser usada com dispositivos de escaneamento cerebral diferentes da ressonância magnética, como o EEG, ou com tecnologias hiperinvasivas como os implantes cérebro-computador que estão sendo desenvolvidos pela Neuralink.
De modo geral, a técnica Deep-Z representa um avanço significativo na área de imagens biomédicas e tem o potencial de revolucionar a pesquisa e o tratamento médico.
Este ano, uma equipe de biólogos e cientistas da computação desenvolveu máquinas biológicas autorreparáveis com menos de 1 mm de tamanho, feitas a partir de células de rã. Essas máquinas foram batizadas de "Xenobots", inspiradas na minúscula rã-de-unhas-africana, que é pequena o suficiente para viajar dentro do corpo humano.
A técnica envolve raspar e incubar células-tronco vivas de embriões de rã, remodelando-as em formas corporais específicas projetadas por inteligência artificial. A diferenciação celular leva à formação de célios, projeções semelhantes a cílios que funcionam como pernas, proporcionando um método de locomoção biologicamente inovador.
Ainda é cedo, mas os Xenobots são os primeiros robôs vivos do mundo que também são programáveis. Os avanços recentes incluem a capacidade de replicá-los, tornando o processo mais escalável.
Algumas das aplicações esperadas dos Xenobots incluem a administração de medicamentos com alta especificidade e precisão, o tratamento de doenças localizadas, como a remoção de tumores cancerígenos, e até mesmo um meio escalável para limpar os oceanos do mundo de plásticos e partículas sintéticas.
Para uma análise mais aprofundada, aqui está uma explicação em vídeo de Sam Kriegman, um pesquisador de pós-doutorado que desenvolve software de IA para orientar o comportamento dos Xenobots.
Nos últimos anos, a comunidade científica tem demonstrado crescente interesse pelo potencial terapêutico das substâncias psicodélicas. Entre elas, o MDMA (3,4-metilenodioximetanfetamina), comumente conhecido como ecstasy, emergiu como um candidato promissor para o tratamento do transtorno de estresse pós-traumático (TEPT). Em um estudo clínico inovador publicado na Nature Medicine, pesquisadores revelaram evidências convincentes que sugerem que a psicoterapia assistida por MDMA pode revolucionar o tratamento do TEPT.
O ensaio clínico de Fase 3 envolveu a administração de meses de psicoterapia tradicional, auxiliada por doses moderadas de MDMA, a pacientes com PTSD resistente ao tratamento. O MDMA mais que dobrou a eficácia dos tratamentos psicoterapêuticos, com a maioria dos pacientes ficando assintomáticas e apresentando melhorias contínuas no bem-estar durante o acompanhamento do estudo.
Os resultados, de forma geral, sugerem que as alterações nas funções cognitivas relacionadas ao MDMA aumentaram significativamente os benefícios da terapia psicológica, tanto em termos de receptividade quanto de efeitos positivos duradouros.
A psicofísica é um campo da neurociência dedicado a compreender como o cérebro humano processa a realidade sensorial. Duas das maiores e mais surpreendentes descobertas de 2023 foram alcançadas com experimentos de realidade virtual (RV).
O primeiro estudo descobriu um novo fenômeno experiencial chamado "Ilusão do Toque Fantasma". Nele, foram utilizadas representações simples de pessoas em realidade virtual (RV) e os participantes foram solicitados a tocar diferentes partes do corpo de seus avatares com uma vareta virtual. No experimento, os participantes não foram tocados fisicamente em nenhuma parte de seus corpos, porém quase todos relataram fortes sensações táteis correspondentes aos locais onde tocaram seus avatares. Os efeitos foram tão intensos que alguns participantes do estudo acreditaram que os pesquisadores estavam tentando enganá-los e que, na verdade, estavam utilizando algum tipo de estimulação tátil real.
O mais surpreendente é que as sensações ocorreram quando os participantes tocaram partes dos membros de seus avatares, mesmo quando não conseguiam vê-los de fato na realidade virtual. Isso sugere que a representação do próprio corpo é definida de cima para baixo, estendendo-se além das informações sensoriais disponíveis.
O segundo estudo, realizado por psicofísicos suecos, conduziu experimentos de realidade virtual que demonstraram que, mesmo com estímulos sensoriais mínimos, nossas mentes podem assumir o controle de um corpo diferente.
Utilizando realidade virtual, os pesquisadores manipularam a perspectiva visual dos participantes do estudo para que fossem vistos como os de outra pessoa ou de um corpo artificial. Isso foi feito em sincronia com estímulos multissensoriais correlacionados. O experimento foi suficiente para desencadear a ilusão de que o corpo de outra pessoa, ou um corpo artificial, era o próprio corpo real dos participantes.
Nas palavras dos próprios pesquisadores, ''𝗧𝗵𝗶𝘀 𝗲𝗳𝗳𝗲𝗰𝘁 𝘄𝗮𝘀 𝘀𝗼 𝘀𝘁𝗿𝗼𝗻𝗴 𝘁𝗵𝗮𝘁 𝗽𝗲𝗼𝗽𝗹𝗲 𝗰𝗼𝘂𝗹𝗱 𝗲𝘅𝗽𝗲𝗿𝗶𝗲𝗻𝗰𝗲 𝗯𝗲𝗶𝗻𝗴 𝗶𝗻 𝗮𝗻𝗼𝘁𝗵𝗲𝗿 𝗽𝗲𝗿𝘀𝗼𝗻'𝘀 𝗯𝗼𝗱𝘆 𝘄𝗵𝗲𝗻 𝗳𝗮𝗰𝗶𝗻𝗴 𝘁𝗵𝗲𝗶𝗿 𝗼𝘄𝗻 𝗯𝗼𝗱𝘆 𝗮𝗻𝗱 𝘀𝗵𝗮𝗸𝗶𝗻𝗴 𝗵𝗮𝗻𝗱𝘀 com ele. 𝗢𝘂𝗿 𝗿𝗲𝘀𝘂𝗹𝘁𝘀 𝗮𝗿𝗲 𝗼𝗳 𝗳𝘂𝗻𝗱𝗮𝗺𝗲𝗻𝘁𝗮𝗹 𝗶𝗺𝗽𝗼𝗿𝘁𝗮𝗻𝗰𝗲 𝗯𝗲𝗰𝗮𝘂𝘀𝗲 𝘁𝗵𝗲𝘆 𝗶𝗱𝗲𝗻𝘁𝗶𝗳𝘆 𝘁𝗵𝗲 𝗽𝗲𝗿𝗰𝗲𝗽𝘁𝘂𝗮𝗹 𝗽𝗿𝗼𝗰𝗲𝘀𝘀𝗲𝘀 𝘁𝗵𝗮𝘁 𝗽𝗿𝗼𝗱𝘂𝗰𝗲 𝘁𝗵𝗲 𝗳𝗲𝗲𝗹𝗶𝗻𝗴 𝗼𝗳 𝗼𝘄𝗻𝗲𝗿𝘀𝗵𝗶𝗽 𝗼𝗳 𝗼𝗻𝗲'𝘀 𝗯𝗼𝗱𝘆.''
Esses efeitos foram confirmados tanto por meio de relatos subjetivos estruturados quanto por análises biométricas detalhadas.
Se eu fosse você: ilusão de percepção da troca de corpos
Em conjunto, essas descobertas representam informações científicas valiosas sobre como nossos cérebros interpretam o mundo ao nosso redor, mas também têm grandes implicações para a indústria de entretenimento em realidade virtual, que está em rápido crescimento, prometendo novas maneiras de alcançar experiências imersivas de nível superior.
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Uma discussão baseada em evidências sobre se atividades como palavras cruzadas e Sudoku melhoram significativamente a saúde cerebral, esclarecendo o que elas promovem, o que não promovem e por que seus benefícios são frequentemente mal compreendidos.
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