Um estudo recente no MIT desmascarou a eficácia de um novo método de ressonância magnética chamado DIANA, que foi inicialmente pensado para detectar diretamente a atividade neural. Em vez disso, descobriu-se que os sinais detectados eram artefatos produzidos pelo próprio processo de imagem.
Descrito pela primeira vez em 2022, o método gerou entusiasmo na comunidade neurocientífica como uma abordagem potencialmente transformadora.
No entanto, um estudo do laboratório do professor Alan Jasanoff do MIT, publicado na revista Science Advances, demonstra que os sinais de ressonância magnética produzidos pelo novo método são gerados em grande parte pelo próprio processo de imagem, e não pela atividade neuronal.
A realidade da ressonância magnética funcional
Jasanoff, professor de engenharia biológica, ciências cerebrais e cognitivas, e ciência e engenharia nuclear, bem como investigador associado do Instituto McGovern, explica que ter um meio não invasivo de ver a atividade neuronal no cérebro é um objetivo há muito almejado por neurocientistas.
Os métodos funcionais de ressonância magnética que os pesquisadores usam atualmente para monitorar a atividade cerebral não detectam realmente a sinalização neural.
Em vez disso, eles usam alterações no fluxo sanguíneo desencadeadas pela atividade cerebral como proxy.
Isso revela quais partes do cérebro estão envolvidas durante a imagem, mas não consegue identificar a atividade neural em locais precisos.
Também é muito lento para rastrear verdadeiramente as comunicações rápidas dos neurônios.
Assim, quando uma equipe de cientistas relatou, em 2022,um novo método de ressonância magnética chamado DIANA, para “imagem direta da atividade neuronal”, os neurocientistas prestaram atenção.
Os autores alegaram que DIANA detectou sinais de ressonância magnética no cérebro que correspondiam aos sinais elétricos dos neurónios, e que adquiriu sinais muito mais rapidamente do que os métodos atualmente utilizados para ressonância magnética funcional.
“Todo mundo quer isso”, diz Jasanoff.
“Se pudéssemos olhar para todo o cérebro e seguir a sua atividade com precisão de milissegundos e saber que todos os sinais que vemos têm a ver com a atividade celular, isso seria simplesmente maravilhoso.
Poderia nos dizer todo tipo de coisas sobre como o cérebro funciona e o que acontece de errado nas doenças.” |
Experimentando DIANA
Jasanoff acrescenta que, desde o relatório inicial, não estava claro quais alterações cerebrais o DIANA estava detectando para produzir uma leitura tão rápida da atividade neural.Curioso, ele e sua equipe começaram experimentando o método.
“Queríamos reproduzi-lo e entender como funcionava”, diz ele.
Recriando o procedimento de ressonância magnética relatado pelos desenvolvedores do DIANA, a pós-doutoranda Valerie Doan Phi Van imaginou o cérebro de um rato quando um estímulo elétrico foi aplicado em uma pata.
Phi Van diz que ficou entusiasmada ao ver um sinal de ressonância magnética aparecer no córtex sensorial do cérebro, exatamente quando e onde se esperava que os neurônios respondessem à sensação na pata.
“Consegui reproduzi-lo”, diz ela.
“Eu pude ver o sinal.” Com mais testes do sistema, porém, seu entusiasmo diminuiu.
Para investigar a origem do sinal, ela desconectou o aparelho usado para estimular a pata do animal e repetiu a imagem.
Mais uma vez, os sinais apareceram na parte de processamento sensorial do cérebro.
Mas desta vez, não havia razão para que os neurônios daquela área fossem ativados.
Na verdade, descobriu Phi Van, a ressonância magnética produziu os mesmos tipos de sinais quando o animal dentro do scanner foi substituído por um tubo de água.
Ficou claro que os sinais funcionais de DIANA não provinham da atividade neural.
Descobrindo o artefato:
Phi Van rastreou a origem dos sinais especiosos até o programa de pulso que dirige o processo de imagem de DIANA, detalhando a sequência de etapas que o scanner de ressonância magnética usa para coletar dados.
Incorporado ao programa de pulso de DIANA estava um gatilho para o dispositivo que fornece informações sensoriais ao animal dentro do scanner.
Isso sincroniza os dois processos, para que a estimulação ocorra em um momento preciso durante a aquisição dos dados.
Esse gatilho parecia estar causando sinais que os desenvolvedores do DIANA concluíram que indicavam atividade neural.
Phi Van alterou o programa de pulso, mudando a forma como o estimulador era acionado.
Usando o programa atualizado, o scanner de ressonância magnética não detectou nenhum sinal funcional no cérebro em resposta à mesma estimulação da pata que havia produzido um sinal antes.
“Se você retirar essa parte do código, o sinal também desaparecerá.
Então isso significa que o sinal que vemos é um artefato do gatilho”, diz ela.
Jasanoff e Phi Van continuaram encontrando as razões pelas quais outros investigadores tiveram dificuldade em reproduzir os resultados do relatório DIANA original, observando que os sinais gerados pelo gatilho podem desaparecer com ligeiras variações no processo de imagem.
Com o seu colega de pós-doutorado Sajal Sen, eles também encontraram evidências de que as alterações celulares propostas pelos desenvolvedores do DIANA poderiam dar origem a um sinal funcional de ressonância magnética não estavam relacionadas à atividade neuronal.
Jasanoff e Phi Van dizem que foi importante partilhar as suas descobertas com a comunidade científica, especialmente à medida que continuam os esforços para desenvolver novos métodos de neuroimagem.
“Se as pessoas quiserem tentar repetir qualquer parte do estudo ou implementar qualquer tipo de abordagem como esta, têm de evitar cair nestes buracos”, diz Jasanoff.
Ele acrescenta que admiram os autores do estudo original pela sua ambição: “A comunidade precisa de cientistas que estejam dispostos a correr riscos para avançar neste campo”.
Publicado em 25/06/2024 19h18
Artigo original: