Contrações abdominais fazem o cérebro deslizar no crânio, revela estudo da PSU

Antes mesmo de dar um passo, os músculos abdominais contraem-se. É um reflexo automático que acontece uma fração de segundo antes de qualquer outra parte do corpo se mexer. Em teoria, durante tudo isto, o cérebro deveria manter-se totalmente imóvel.

Um trabalho científico recente indica que não é bem assim. Ao seguir o cérebro no interior do crânio, investigadores observaram que ele desliza para a frente - e não por causa do impacto de caminhar, nem da respiração, nem do batimento cardíaco. Há outro fator por trás desse movimento.

Contrações abdominais fazem mexer o cérebro

O impulso parece vir do abdómen. Uma equipa da Universidade Estatal da Pensilvânia (PSU) recorreu a imagiologia em tempo real em ratos para perceber em que momentos o cérebro se deslocava e o que desencadeava esse deslocamento.

O “gatilho” revelou-se serem pequenas contrações dos músculos abdominais - o mesmo tipo de ativação do core que ocorre antes de se levantar, de se sentar ou de iniciar um passo.

O estudo foi liderado por Patrick Drew, PhD, professor de ciência e mecânica de engenharia na PSU. Drew e os seus colegas quantificaram o movimento cerebral em incrementos na ordem de um mícron, verificando que estava estreitamente associado ao que o abdómen fazia.

Acompanhamento de movimento microscópico

Para isso, foi usada microscopia de dois fotões - uma técnica que permite obter imagens de tecido vivo com alta resolução - em 24 ratos. Os animais tinham a cabeça fixada, mas conseguiam caminhar livremente numa passadeira.

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

Os dados mostraram que, apesar das diferenças entre animais, o cérebro se deslocava aproximadamente um mícron para a frente e ligeiramente para um dos lados. O crânio, por sua vez, permanecia imóvel. Já a respiração e o batimento cardíaco - frequentemente apontados como os grandes responsáveis pelo movimento do cérebro em animais acordados - tiveram um efeito mínimo.

Músculos do abdómen lideram o processo

Para determinar a origem do fenómeno, os investigadores implantaram elétrodos nos músculos abdominais dos ratos. A atividade muscular aumentava antes de começar a locomoção, e o cérebro iniciava o deslocamento quando esses músculos disparavam - não quando as pernas efetivamente arrancavam.

O mesmo padrão surgiu mesmo sem locomoção. Em expirações profundas e forçadas sob anestesia, os músculos abdominais eram recrutados e o movimento do cérebro aparecia de seguida. Bastava um ligeiro “aperto” do core para ocorrer deslocamento.

Os vasos sanguíneos fazem a ligação

Como é que uma contração no abdómen consegue influenciar um órgão dentro da cabeça? Para responder, a equipa virou-se para a coluna.

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

Esse tipo de rede já tinha sido descrito em humanos, mas ainda não estava confirmada em ratos. Quando o abdómen comprime, é provável que o sangue seja empurrado por essas aberturas para o canal vertebral.

O aumento de pressão parece comprimir a bainha cheia de líquido que envolve a medula espinal, enviando uma onda de líquido cefalorraquidiano - o fluido transparente que amortiza o cérebro e a coluna - para a frente, em direção ao crânio.

Um teste com “manguito” de pressão

A equipa construiu um pequeno cinto insuflável para ratos ligeiramente anestesiados. Sem caminhar e sem contrações voluntárias, aplicaram apenas uma compressão externa suave no abdómen - inferior ao aperto de um manguito de medição da tensão arterial.

Só a pressão abdominal já fez o cérebro deslocar-se - para a frente e um pouco de lado - na mesma direção observada durante a marcha. Assim que o cinto desinsuflava, o cérebro regressava quase de imediato à posição de repouso.

“Isso sugere que a pressão abdominal pode alterar rápida e significativamente a posição do cérebro dentro do crânio”, afirmou Drew.

Modelação do fluxo de fluidos

Ainda não é possível observar, em tempo real, o movimento de fluidos a atravessar o tecido cerebral. Por isso, a equipa desenvolveu um modelo computacional.

A simulação foi liderada por Francesco Costanzo, professor de ciência e mecânica de engenharia na PSU.

O que o modelo indicou foi o seguinte: a compressão ao nível da medula espinal forçou a saída de fluido do cérebro para o espaço circundante a uma velocidade várias vezes superior àquela com que o cérebro normalmente produz o seu próprio fluido. Na prática, uma contração moderada do core poderá, de forma rotineira, ajudar a “varrer” resíduos para fora.

O oposto do que acontece no sono

A direção desse fluxo foi a parte inesperada. O sistema glinfático do cérebro - a via de remoção de resíduos que se ativa durante o sono - puxa fluido para dentro do cérebro ao longo da parte externa dos vasos sanguíneos enquanto a pessoa dorme.

Até este trabalho, não tinha sido proposto um motivo mecânico claro para que, em vigília, o cérebro pudesse estar a fazer o inverso. As simulações apontam para um fluxo para fora durante as horas acordadas - o contrário do que foi descrito num estudo anterior sobre sono e eliminação de resíduos cerebrais.

Isto também ajuda a clarificar um enigma antigo: marcadores injetados no líquido cefalorraquidiano de ratos acordados não chegam a entrar no córtex, enquanto os mesmos marcadores circulam sem dificuldade durante o sono. Os dois estados parecem alternar - o sono para entrada de fluido, a vigília para escoamento.

Cérebro de rato não é cérebro humano

Todos os ensaios foram feitos em ratos com a cabeça fixada, e não em humanos, e as conclusões sobre o fluxo de fluidos resultam de simulação, não de imagiologia direta. Resta saber se o mesmo mecanismo existe em pessoas - e em que escala -, algo que terá de ser testado.

O que vem a seguir

O estudo desafia uma ideia de base: o cérebro não está mecanicamente isolado do resto do corpo. Contrações abdominais empurram-no para a frente dentro do crânio e podem, ao mesmo tempo, promover a saída de fluido com resíduos.

Isso abre uma nova via de investigação. Situações que alterem cronicamente a pressão abdominal - como obesidade, repouso prolongado na cama ou doença gastrointestinal - poderão, de forma discreta, perturbar a depuração de fluidos ao longo do tempo. A movimentação diária pode ajudar a preservá-la, em linha com estudos que associam atividade física a melhor saúde cerebral.

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