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Técnico examinando equipamentos de radiologia
Por Michael Haederle

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Cientistas da UNM usam nova tecnologia de ressonância magnética para criar imagens de lapso de tempo à medida que o cérebro vivo responde às experiências

Ressonância magnética (MRI) transformou o campo da neurociência nos últimos 40 anos, permitindo aos cientistas criar instantâneos claros de estruturas cerebrais vivas e até mesmo detectar alterações funcionais associadas a certas atividades.

Ao contrário de raios-X ou tomografia computadorizada, a ressonância magnética não depende de feixes de radiação. Em vez disso, poderosos campos magnéticos e ondas de rádio são usados ​​para alinhar temporariamente os átomos de hidrogênio nas moléculas de água do corpo, o que significa que pode criar uma imagem clara dos tecidos moles, como o cérebro.

Mas uma tecnologia mais recente desenvolvida pela neurocientista da UNM Elaine Bearer, MD, PhD, e colaboradores do Instituto de Tecnologia da Califórnia e da Universidade do Sul da Califórnia leva a ressonância magnética um passo adiante.

Em um artigo publicado na revista NMR em Biomedicina, eles relatam o uso de manganês, um mineral encontrado em todo o corpo, como agente de contraste com ressonância magnética que permite uma série de imagens em “lapso de tempo” revelando a resposta do cérebro a experiências específicas.

 

Elaine Bearer, MD, PhD
O cérebro não é uma coisa estática. Esta técnica de ressonância magnética mostra as consequências lentas de uma experiência ao longo do tempo.
- Elaine Bearer, MD, PHD

“Este relatório enfatiza o poder do contraste baseado em manganês para estudar transições dinâmicas em todo o cérebro”, disse Bearer, professor do Departamento de Patologia da UNM. “O cérebro não é uma coisa estática. Esta técnica de ressonância magnética mostra as consequências lentas de uma experiência ao longo do tempo. Está nos permitindo examinar mais profundamente a incrível complexidade de pensar e sentir.”

Na ressonância magnética aprimorada com manganês (MEMRI), pequenas quantidades de manganês entram nos neurônios pela mesma via celular que o cálcio, que desempenha um papel fundamental na sinalização cerebral. À medida que os íons de manganês se movem pelo neurônio, eles destacam as atividades da célula, destacando as projeções pelas quais ela se comunica com os neurônios adjacentes.

"Esta excitante metodologia emergente captura a função do cérebro durante o comportamento normal, que de outra forma não pode ser conhecido nesta escala", disse Taylor Uselman, um estudante de doutorado no laboratório de Bearer e co-autor do artigo. Christopher Medina, MD, formado pela UNM School of Medicine, também foi co-autor.

“Nossa publicação também fornece informações críticas sobre as considerações de segurança para o uso do agente de contraste”, disse Uselman. “Damos vários exemplos de como o MEMRI revela o desenvolvimento do sistema auditivo, bem como a síndrome de Down, a doença de Alzheimer e os transtornos de ansiedade”.

Os exames de ressonância magnética padrão têm grande valor diagnóstico para detectar tumores ou anormalidades vasculares no cérebro e podem revelar que alterações em certas estruturas cerebrais estão associadas a comportamentos específicos, como meditação ou aprendizado de um segundo idioma. Mas eles não mostram o que o cérebro está realmente fazendo, diz Bearer.

“A ressonância magnética que normalmente fazemos para diagnóstico humano é apenas uma imagem de sua anatomia”, diz ela. Os neurocientistas também usam uma técnica chamada ressonância magnética funcional que mede o fluxo sanguíneo cerebral, com base na ideia de que regiões altamente ativas do cérebro usam mais oxigênio.

No entanto, o sinal dependente do nível de oxigênio no sangue (BOLD) é mais fraco, exigindo análise computacional, e mistura atividade vascular e neural, disse Bearer. “Com o BOLD, o que você está detectando é um proxy para a atividade neural.”

O portador e os parceiros Harry Gray da Caltech e Russell Jacobs da USC vêm explorando o potencial da tecnologia MEMRI há algum tempo. Em 2020, juntamente com Uselman e o pós-doutorando Daniel Barto, eles relataram o uso do MEMRI para demonstrar como a exposição a um estímulo assustador evolui para ansiedade crônica.

“As principais coisas que tornaram possível aprender com essa tecnologia foram a análise computacional que fiz com meus alunos da UNM”, disse Bearer. “Esta revisão será uma referência para todos os investigadores, especialmente ao usar essa tecnologia emergente.”

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