Contrações abdominais movem o cérebro dentro do crânio, diz estudo da Penn State

Antes de dar um passo, os músculos abdominais contraem-se. Acontece de forma automática, uma fracção de segundo antes de qualquer outra parte do corpo se mexer. E, em teoria, o cérebro deveria manter-se perfeitamente imóvel ao longo de todo esse processo.

Uma investigação recente indica que isso não acontece. Ao acompanharem o cérebro no interior do crânio, cientistas observaram que ele desliza para a frente - e não devido ao impacto de caminhar, nem à respiração, nem ao batimento cardíaco. Há outro motor por trás desse movimento.

Contrações abdominais movem o cérebro

A força parece vir do abdómen. Uma equipa da Penn State (Universidade Estadual da Pensilvânia, PSU) recorreu a imagiologia em tempo real em ratos para determinar em que momento o cérebro se deslocava e o que desencadeava esse deslizamento.

O estímulo identificado foram pequenas contrações dos músculos abdominais - a mesma activação do “core” que ocorre antes de se levantar, se sentar ou dar um passo.

O trabalho foi liderado por Patrick Drew, Ph.D., professor de ciência e mecânica da engenharia na Penn State. Ele e os colegas seguiram o movimento do cérebro em incrementos de cerca de um micrómetro, fortemente sincronizado com o que o abdómen estava a fazer.

Acompanhamento de movimento microscópico

Para isso, usou-se microscopia de dois fotões - uma técnica que permite observar tecido vivo com elevada resolução - em 24 ratos com a cabeça imobilizada, mas livres para caminhar numa passadeira.

A abordagem recorre a microesferas fluorescentes coladas ao crânio, que funcionam como pontos de referência fixos.

Os dados mostraram que, entre diferentes animais, o cérebro se deslocava aproximadamente um micrómetro para a frente e ligeiramente para um dos lados. O crânio permanecia imóvel. Já o batimento cardíaco e a respiração - durante muito tempo considerados os principais responsáveis pelo movimento cerebral em animais acordados - quase não tinham expressão nas medições.

Os músculos do abdómen iniciam o processo

Para perceber a origem, os investigadores implantaram eléctrodos nos músculos abdominais dos ratos. A actividade muscular aumentava antes do início da locomoção, e o cérebro começava a deslocar-se à medida que os músculos disparavam - não quando as patas arrancavam.

O padrão repetiu-se mesmo sem locomoção. Expirações profundas e forçadas sob anestesia recrutavam os músculos abdominais, e o movimento cerebral surgia de seguida. Bastava uma contracção ligeira do “core”.

Os vasos sanguíneos fazem a ligação

Como pode uma contracção no abdómen afectar um órgão dentro da cabeça? Para responder, a equipa voltou-se para a coluna.

Com varrimentos 3D de alta resolução, os investigadores mapearam os vasos sanguíneos em torno de cada vértebra. Identificaram veias sem válvulas - que permitem o fluxo de sangue em qualquer direcção - a atravessar as vértebras inferiores e ligadas, através de pequenas aberturas, a vasos no abdómen.

Essa rede já tinha sido descrita em humanos, mas nunca tinha sido confirmada em ratos. Quando o abdómen comprime, é provável que o sangue seja empurrado através dessas aberturas para o canal vertebral.

O aumento de pressão parece comprimir a bainha cheia de líquido em torno da medula espinal, enviando para a frente uma onda de líquido cefalorraquidiano - o líquido transparente que amortece o cérebro e a coluna - até ao interior do crânio.

Um teste com “braçadeira” de pressão

A equipa construiu um pequeno cinto insuflável para ratos ligeiramente anestesiados. Sem caminhada e sem contrações voluntárias - apenas uma compressão externa suave do abdómen, inferior à compressão de uma braçadeira de tensão arterial.

Só a pressão abdominal fez o cérebro mexer-se - para a frente e um pouco para o lado, na mesma direcção observada durante a caminhada. Assim que o cinto esvaziava, o cérebro regressava quase de imediato à posição de repouso.

“Isso sugere que a pressão abdominal pode alterar rapidamente e de forma significativa a posição do cérebro dentro do crânio”, afirmou Drew.

Modelação do fluxo de fluidos

Ainda não é possível visualizar, em tempo real, o movimento de fluidos através do tecido cerebral. Por isso, a equipa criou um modelo computacional.

A parte das simulações foi liderada por Francesco Costanzo, professor de ciência e mecânica da engenharia na Penn State.

O resultado foi o seguinte: a compressão ao nível da medula espinal fazia o fluido sair do cérebro e passar para o espaço circundante várias vezes mais depressa do que a velocidade a que o cérebro normalmente produz o seu próprio fluido. Uma contracção modesta do “core” poderá, assim, expulsar rotineiramente resíduos para fora.

O oposto do sono

A direcção do fluxo foi o aspecto inesperado. O sistema glinfático do cérebro - a via de eliminação de resíduos activada durante o sono - puxa fluido para dentro do cérebro ao longo da parte externa dos vasos sanguíneos enquanto a pessoa dorme.

Até este estudo, ninguém tinha identificado uma razão mecânica para que, em vigília, o cérebro fizesse o inverso. As simulações apontam para um fluxo para fora durante as horas em que se está acordado - o oposto do que um estudo anterior sobre sono e depuração de resíduos cerebrais descreveu.

Isto ajuda a clarificar um enigma antigo: marcadores injectados no líquido cefalorraquidiano de ratos acordados não entram no córtex, enquanto esses mesmos marcadores circulam livremente durante o sono. Os dois estados parecem alternar-se - o sono para a entrada, a vigília para a saída.

Cérebro de rato não é cérebro humano

Todas as experiências foram feitas em ratos com a cabeça imobilizada, e não em humanos, e as conclusões sobre o fluxo de fluidos resultam de simulação e não de imagiologia directa. Se este mecanismo também existe em pessoas - e com que escala - continua por testar.

O que vem a seguir

O estudo contraria uma ideia de base: o cérebro não está mecanicamente isolado do resto do corpo. Contrações abdominais empurram-no ligeiramente para a frente dentro do crânio e poderão, ao mesmo tempo, favorecer a expulsão de fluido com resíduos.

Isto abre uma nova linha de investigação. Situações que alteram cronicamente a pressão abdominal - como obesidade, repouso prolongado na cama ou doença gastrointestinal - podem, com o tempo, interferir de forma discreta com a depuração de fluidos. O movimento diário poderá ajudar a preservá-la, em linha com trabalhos que associam actividade física a melhor saúde cerebral.

“A nossa investigação mostra que um pouco de movimento é bom, e poderá ser mais uma razão pela qual o exercício é bom para a saúde do nosso cérebro”, disse Drew.