Agência FAPESP* –Karina Ninni | Agência FAPESP – Em estudo publicado na revista Sensors, cientistas conseguiram localizar uma região do cérebro afetada durante o ato de caminhar em pacientes com a doença de Parkinson. A descoberta abre uma janela para intervenções mais precisas nessas áreas específicas, incluindo as chamadas estimulações cerebrais não invasivas. O trabalho foi conduzido por um grupo do Instituto de Biociências (IB) e da Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT) da Universidade Estadual Paulista (Unesp), em parceria com um colega do Departamento de Materiais e Produção da Aalborg University (Dinamarca).
Experimento na Unesp foi feito com 29 adultos de 70 anos, sendo 14 saudáveis e 15 pacientes com Parkinson (imagem: Freepik*)
“Nós investigamos se pessoas com doença de Parkinson apresentam atividade eletrocortical cerebral distinta dos indivíduos saudáveis durante o andar. Os correlatos neurais das deficiências de locomoção observadas em pessoas com doença de Parkinson não são totalmente compreendidos”, resume Rodrigo Vitório, primeiro autor do artigo, doutor em ciências da motricidade e, atualmente, professor no Departamento de Esporte, Exercício e Reabilitação da Northumbria University (Reino Unido).
Para isso, os cientistas montaram um experimento com 29 adultos de 70 anos, sendo 14 saudáveis (cinco homens e nove mulheres) e 15 pacientes com Parkinson (seis homens e nove mulheres). Os participantes foram recrutados no banco de dados do Laboratório de Estudos da Postura e da Locomoção da Unesp, no campus de Rio Claro. Os pacientes foram selecionados com base no diagnóstico confirmado de doença de Parkinson por pelo menos um neurologista. Ambos os grupos deveriam conseguir andar sem ajuda e residir na comunidade.
“Pedimos aos participantes da pesquisa para que andassem em torno de um circuito oval, com duas retas paralelas e duas curvas longas, sobre um tapete com sensor de pressão que fazia o registro do caminhar. Assim, quantificamos o padrão do andar das pessoas, porque sabemos que, nos indivíduos com Parkinson, esse padrão é alterado: eles andam mais devagar, com passos mais curtos, mais variáveis”, explica Vitório, lembrando que havia, ainda, quatro obstáculos espalhados ao longo do circuito (ao final das duas retas e das duas curvas).
Por meio de eletroencefalografia feita com 64 eletrodos, foi registrada a atividade elétrica que chega ao nível do escalpo em cada um dos participantes durante a caminhada. São milhares de neurônios em atividade elétrica que ultrapassa tecidos e ossos, conseguindo ser registrada pelos eletrodos. “O registro é uma mistura de frequências. Há ondas cerebrais mais lentas e mais rápidas. De acordo com as medidas que fazemos desses sinais, sabemos quão forte é cada frequência, pois há padrões que usamos para indicar as diferentes frequências: teta, alfa, beta e gama, nessa ordem, da mais lenta para a mais rápida. Ao quantificar a força dessas frequências, conseguimos comparar as pessoas com e sem Parkinson para ver se existe alguma alteração relacionada à doença.”
O trabalho recebeu apoio da FAPESP por meio de Bolsa de Pós-Doutorado concedida a Rodrigo Vitório, além de Auxílio a Pesquisador Visitante – Internacional concedido a Lilian Teresa Bucken Gobbi, professora do IB-Unesp e coautora do artigo.
O cientista lembra que, em um estudo anterior, o grupo já havia feito medidas parecidas, mas com um sistema de 32 eletrodos. “Nesse primeiro experimento vimos que os pacientes com Parkinson tinham menor proporção de ondas rápidas, mas não conseguimos localizar, no cérebro, de onde os sinais estavam vindo. Também percebemos que, quando tomavam a medicação dopaminérgica [que aumenta a atividade relacionada à dopamina no cérebro], a proporção de ondas rápidas aumentava e tal mudança na atividade cerebral foi associada ao benefício que o remédio trouxe para o caminhar da pessoa.”
Nesse trabalho prévio, o grupo avaliou a mudança no comprimento do passo (a medida feita após a ingestão do remédio menos a medida de antes da ingestão) e a mudança na proporção da ocorrência de frequência rápida (antes e depois da medicação). “Como a correlação foi positiva, interpretamos que o aumento no comprimento do passo está associado com o aumento da atividade gama.” Em outras palavras, os cientistas confirmaram que a ingestão do remédio aumenta a atividade da frequência rápida e também aumenta o comprimento do passo. Além disso, perceberam que quem mais aumentou o comprimento do passo foi quem melhor respondeu ao remédio.
Baixa frequência
O estudo mais recente, com 64 canais, possibilitou chegar à fonte dos sinais cerebrais emitidos com auxílio de algoritmos de modelagem. Os cientistas fizeram a decomposição do que foi medido na eletroencefalografia para limpar os dados e remover os chamados artefatos (como piscadas de olhos, atividade muscular e outras relacionadas ao movimento).
“Localizamos apenas os componentes cerebrais e, com base na localização, fizemos um agrupamento por cluster. Depois disso, calculamos as diferentes frequências do sinal, com base nos componentes cerebrais localizados na mesma região, e só então comparamos os dados dos dois grupos.”
Nas medidas absolutas, os cientistas não viram diferença entre os grupos com e sem a doença de Parkinson. Mas, quando fizeram a razão entre ondas lentas e ondas rápidas, a diferença apareceu. “A ideia básica continua sendo a mesma: o córtex cerebral estaria funcionando mais lentamente.”
Vitório esclarece que, na doença de Parkinson, os neurônios que produzem dopamina, na base do cérebro, estão morrendo, o que reduz a quantidade de dopamina disponível. A morte dessas células provoca um conjunto de alterações na sinalização e todas as saídas dos núcleos da base para outras partes do cérebro se alteram. A principal alteração é um aumento da atividade inibitória sobre outras áreas, incluindo o tálamo.
“Como o tálamo está superinibido, a atividade excitatória que volta de lá para o córtex cerebral é diminuída, alterando o padrão de atividade do córtex cerebral. E isso pode explicar o resultado que observamos: pacientes com Parkinson apresentaram maior proporção de ondas lentas no córtex sensório-motor.”
Segundo o estudo, pessoas com Parkinson apresentaram maior relação alfa/beta no córtex sensório-motor esquerdo do que seus pares de mesma idade durante o andar habitual; também reduziram a potência alfa no córtex sensório-motor esquerdo e a relação alfa/beta nos córtices sensório-motores esquerdo e direito ao se aproximarem de obstáculos.
“Essas descobertas sugerem que a doença de Parkinson leva a uma proporção maior de disparos neuronais de baixa frequência no córtex sensório-motor, que está envolvido no controle de movimentos automáticos, incluindo o andar. Como seu funcionamento é afetado pela doença, as vias de controle do andar são afetadas e o resultado é o comprometimento da marcha.”
Próximos passos
O grupo de autores propõe que essa medida (a razão entre frequências mais lentas e mais rápidas) talvez possa ser usada como marcador para monitorar o tratamento de pessoas com Parkinson e até as respostas ao tratamento farmacológico. “Há pacientes que não respondem à medicação, tanto levando-se em conta a atividade cerebral, quanto o comprimento do passo. Essa medida que encontramos pode ser uma forma de monitorar a resposta ao tratamento: se o paciente não apresenta melhora, talvez seja porque, fisiologicamente, o cérebro não está respondendo ao fármaco”, afirma Vitório.
Ao identificar uma região específica do cérebro associada aos comprometimentos do andar e aos problemas de locomoção, o grupo descortina possibilidades para intervenções tais como as estimulações cerebrais não invasivas: eletrodos são colocados sobre a área-alvo (sobre o couro cabeludo) e uma corrente elétrica passa por eles, com o objetivo de estimular a atividade naquela região.
De acordo com o cientista, o próximo passo seria justamente monitorar a resposta dessa nova medida em estudos de intervenção. “Por exemplo, realizar a estimulação cerebral não invasiva dessa região específica e ver o efeito disso tanto na medida cerebral quanto no comportamento do andar.”
O estudo Electrocortical Dynamics of Usual Walking and the Planning to Step over Obstacles in Parkinson’s Disease pode ser acessado em: www.mdpi.com/1424-8220/23/10/4866.
* Imagem de atlascompany no Freepik