{"id":29549,"date":"2025-11-21T14:20:00","date_gmt":"2025-11-21T17:20:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/?p=29549"},"modified":"2025-11-21T14:20:02","modified_gmt":"2025-11-21T17:20:02","slug":"artigo-da-ufpe-revela-assinaturas-de-escala-no-cerebro-humano-e-abre-novas-janelas-para-a-neurociencia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/artigo-da-ufpe-revela-assinaturas-de-escala-no-cerebro-humano-e-abre-novas-janelas-para-a-neurociencia\/","title":{"rendered":"Artigo da UFPE revela \u201cassinaturas de escala\u201d no c\u00e9rebro humano e abre novas janelas para a neuroci\u00eancia"},"content":{"rendered":"\n

Um estudo publicado no dia 6 de novembro na Physical Review Letters intitulado \u201cInterdependent Scaling Exponents in the Human Brain<\/a>\u201d, realizado com participa\u00e7\u00e3o de cientistas da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), demonstra que o c\u00e9rebro humano em repouso apresenta padr\u00f5es matem\u00e1ticos de organiza\u00e7\u00e3o que atravessam diferentes escalas de observa\u00e7\u00e3o. Os autores do estudo, Daniel Castro, Ernesto Raposo e Mauro Copelli, da UFPE, e Fernando Santos, da Universidade de Amsterdam, mostraram que o c\u00e9rebro humano em repouso n\u00e3o \u00e9 apenas um monte de regi\u00f5es independentes, mas um sistema que se auto-organiza, cuja atividade em diferentes escalas est\u00e1 relacionada entre si e ao funcionamento cognitivo e estrutural. Esses achados oferecem novas ferramentas para investigar doen\u00e7as neurol\u00f3gicas, envelhecimento e interven\u00e7\u00f5es terap\u00eauticas.<\/p>\n\n\n\n

Utilizando s\u00e9ries temporais de imagens de resson\u00e2ncia magn\u00e9tica funcional (fMRI) em estado de repouso, os pesquisadores aplicaram o m\u00e9todo do grupo de renormaliza\u00e7\u00e3o fenomenol\u00f3gico (uma t\u00e9cnica inspirada na f\u00edsica estat\u00edstica) para \u201creduzir\u201d recursivamente a resolu\u00e7\u00e3o dos dados (coarse graining). A partir desse processo, foram estimados tr\u00eas expoentes de escala: a vari\u00e2ncia da s\u00e9rie temporal, o logaritmo da probabilidade de sil\u00eancio e o maior autovalor da matriz de covari\u00e2ncia.<\/p>\n\n\n

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\"\"<\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Os resultados mostram que esses tr\u00eas expoentes n\u00e3o variam de modo independente. Pelo contr\u00e1rio: foram encontradas rela\u00e7\u00f5es lineares anal\u00edticas entre eles, o que indica uma organiza\u00e7\u00e3o intr\u00ednseca da atividade cerebral em diferentes n\u00edveis de \u201czoom\u201d. Al\u00e9m disso, esses expoentes apresentaram correla\u00e7\u00f5es estatisticamente significativas com vari\u00e1veis cl\u00ednicas (como volume de subst\u00e2ncia cinzenta) e comportamentais, como desempenho cognitivo. Esse tipo de organiza\u00e7\u00e3o lembra o que se observa em sistemas f\u00edsicos pr\u00f3ximos a pontos cr\u00edticos de transi\u00e7\u00e3o, nos quais vari\u00e1veis distintas obedecem a leis de escala universais. O estudo sugere que o c\u00e9rebro pode operar em uma condi\u00e7\u00e3o an\u00e1loga, entre ordem e desordem, o que lhe conferiria tanto estabilidade quanto flexibilidade.<\/p>\n\n\n\n

\u201cAinda n\u00e3o sabemos at\u00e9 que ponto podemos levar essa compara\u00e7\u00e3o: o c\u00e9rebro realmente funciona de maneira similar a esses sistemas j\u00e1 conhecidos, mas tamb\u00e9m encontramos fen\u00f4menos novos, que podem exigir uma compreens\u00e3o diferente. Um dos argumentos que defendem essa hip\u00f3tese \u00e9 que um c\u00e9rebro num regime mais pr\u00f3ximo do cr\u00edtico d\u00e1 um equil\u00edbrio entre sensibilidade e estabilidade para processar e transmitir est\u00edmulos sensoriais. Em teoria, isso otimiza a maneira como a informa\u00e7\u00e3o circula no c\u00e9rebro, permitindo que ele desempenhe suas fun\u00e7\u00f5es de forma mais eficiente\u201d, explicam os cientistas da UFPE em entrevista por e-mail.<\/p>\n\n\n\n

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Daniel Castro (UFPE).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Ernesto Raposo (UFPE).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Mauro Copelli (UFPE).<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Fernando Santos (Universidade de Amsterdam).<\/figcaption><\/figure>\n<\/figure>\n\n\n\n

Para a comunidade de pesquisadores em neuroci\u00eancia e f\u00edsica aplicada, essas descobertas s\u00e3o importantes por dois motivos principais: primeiro, porque abrem caminho para que os expoentes de escala funcionem como biomarcadores potenciais da sa\u00fade cerebral ou da exist\u00eancia de altera\u00e7\u00f5es neurofuncionais; segundo, porque indicam que conceitos e m\u00e9todos da f\u00edsica estat\u00edstica podem ter utilidade crescente no entendimento da complexidade cerebral.<\/p>\n\n\n\n

Segundo os autores, esse estudo \u00e9 fruto da a\u00e7\u00e3o coletiva de v\u00e1rios cientistas. O Prof. Mauro Copelli, do grupo de neuroci\u00eancia de sistemas e computacional do Departamento de F\u00edsica da UFPE (DF-UFPE), tem trabalhado nessa interface entre f\u00edsica e biologia e investigado poss\u00edveis assinaturas de fen\u00f4menos cr\u00edticos no c\u00e9rebro ao longo dos \u00faltimos 20 anos. \u201cA ideia de adaptar essa ferramenta espec\u00edfica para neuroimagem veio da oportunidade de colabora\u00e7\u00e3o com o Prof. Fernando Santos, que recebeu Daniel Castro (ent\u00e3o aluno de doutorado de Mauro, que j\u00e1 aplicava a t\u00e9cnica do grupo de renormaliza\u00e7\u00e3o fenomenol\u00f3gico a dados de eletrofisiologia) no Dutch Institute for Emergent Phenomena (DIEP) em Amsterd\u00e3 para realizar o projeto. Na volta, o grupo se uniu ao Prof. Ernesto Raposo, que deu corpo \u00e0 parte te\u00f3rica do trabalho\u201d, explicam os cientistas.<\/p>\n\n\n\n

O trabalho \u00e9 vinculado a dois projetos de pesquisa financiados pelo CNPq: um deles integra o Programa Conhecimento Brasil, que promove a colabora\u00e7\u00e3o com pesquisadores brasileiros no exterior (processo 444500\/2024-3), e o outro \u00e9 o rec\u00e9m-aprovado INCT Computa\u00e7\u00e3o Neural (processo 408389\/2024-9). Na visita cient\u00edfica ao DIEP, Daniel Castro recebeu bolsa da Universidade de Amsterdam.<\/p>\n\n\n\n

A participa\u00e7\u00e3o da UFPE refor\u00e7a o papel da pesquisa brasileira de vanguarda neste campo interdisciplinar para explorar a \u201csinfonia invis\u00edvel da mente\u201d a partir da matem\u00e1tica, imagens cerebrais e teoria dos sistemas complexos. E se o c\u00e9rebro, afinal, parece operar entre ordem e improviso, talvez n\u00e3o seja um exagero dizer que ele se comporta como um bom free jazz: cada parte soa livre, mas todas obedecem a uma estrutura invis\u00edvel de intera\u00e7\u00e3o. Uma m\u00fasica que se comp\u00f5e a si mesma e que a ci\u00eancia come\u00e7a, pouco a pouco, a decifrar em suas escalas. \u201cA complexidade do c\u00e9rebro nos obriga a ressignificar e expandir os conceitos e teorias que j\u00e1 existem sobre como o comportamento coletivo emerge a partir das a\u00e7\u00f5es das partes. Apesar dessa \u00e1rea da ci\u00eancia estar apenas na inf\u00e2ncia, acreditamos que essa busca por princ\u00edpios gerais \u00e9 bastante v\u00e1lida, tanto pelas aplica\u00e7\u00f5es quanto pela beleza de entender as coisas ao nosso redor\u201d, dizem os cientistas da UFPE.<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi)<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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