Redes cerebrais estruturais e funcionais: das conexões à cognição. Um estudo aplicado em doença cerebral de pequenos vasos

Resumo

As redes estruturais cerebrais modulares e hierárquicas são especialmente bem adaptadas à integração funcional de processos neuronais locais que sustentam a cognição. De fato, padrões alterados de conectividade anatômica ou funcional foram evidenciados em muitas doenças cognitivas e afetivas, que foram definidas como síndromes de "desconexão". A hipótese central no presente estudo é que a conectividade estrutural restringe, mas não determina a conectividade funcional, e essa relação é a base do desempenho cognitivo. Além disso, as rupturas nas redes estruturais e funcionais estão relacionadas a deficiências cognitivas. Portanto, ao estudar as redes estruturais e funcionais cerebrais, podemos entender melhor como o cérebro funciona e sua relação com a cognição. Procuramos, então, responder a essas perguntas avaliando como a conectividade estrutural está relacionada à conectividade funcional e à cognição em participantes saudáveis e como alterações de conectividade cerebral se relacionam com o desempenho cognitivo em participantes clínicos. Nesse contexto, avaliamos a localização e integração funcional em resposta à execução de uma tarefa cognitiva, o Teste de Modalidades de Símbolos-Dígitos (Symbol Digit Modalities Test, SDMT), que avalia a velocidade de processamento da informação (VPI), adaptada ao ambiente de ressonância magnética (RM). Mais especificamente, nosso objetivo foi investigar como as regiões dentro da rede cerebral de VPI interagem funcionalmente umas com as outras, estudando a conectividade efetiva, definida como a forma como uma região influencia ou causa atividade em outra durante um determinado processo neural e sua conectividade estrutural. Para fins de aplicação clínica, os pacientes com doença cerebral de pequenos vasos (DCPV) são de grande interesse, dado seu impacto na saúde pública global, sua classificação como Síndrome de desconectividade, e as questões em aberto sobre os danos estruturais e funcionais da conectividade que a doença causa, além da alta incidência de déficit de VPI. Nesse caso, avaliamos VPI com uma variação do SDMT: a Tarefa de Substituição de Letras-Dígitos (Letter-Digit Substitution Test, LDST). Foi possível constatar que a rede estrutural restringe, mas não determina a rede funcional de VPI nos participantes saudáveis jovens. Além disso, ao avaliarmos a rede funcional de VPI durante a execução do SDMT, a ativação e conectividade funcional de nós da rede de modo padrão (Default Mode Network, DMN), importante para a saúde cognitiva, foram suprimidas durante a realização do teste de VPI. Além disso, o nó pré-cúneo esquerdo (BA 7) apresentou comportamento modulatório dependente do contexto experimental. Avaliando as associações entre conectividade estrutural e funcional com escores de LDST em pacientes com DCPV, os achados sugeriram que DCPV deve ser considerada uma síndrome global e não localizada. Os efeitos de mediação da conectividade funcional da rede sensório-motora entre a lesão e os escores do LDST apontam o papel desta rede como uma importante rede funcional afetada neste grupo clínico. Usando uma abordagem de mapeamento lesão-sintoma chamada “Brain disconnectome mapping”, descobriu-se que as associações entre probabilidade de desconexão e escores de LDST envolveram áreas cerebrais amplas em pacientes com DCPV não dementes. Além disso, efeitos distintos foram observados conforme a carga de lesão e sua distribuição topográfica. Ambos os estudos com pacientes DCPV, embora com metodologias diferentes, apontam para o achado geral de que a DCPV é uma síndrome de desconectividade com amplo impacto pelo cérebro. Assim, com o desenvolvimento do presente trabalho, investigamos a dinâmica das redes funcionais, sua relação com redes estruturais e desempenho cognitivo em VPI em indivíduos saudáveis, com os achados sugerindo que a rede estrutural restringe mas não determina a rede funcional. Também avaliamos as alterações de conectividade relacionadas ao desempenho de tarefas de VPI em DCPV, cujos resultados apontam para a importância de avaliar os efeitos das lesões focais na conectividade cerebral para compreender a heterogeneidade de desfechos clínicos.