Novo estudo revela que o cérebro funciona próximo do ponto crítico, mas não o atinge.

Um estudo identificou artefactos nos dados e propôs um método de análise mais rigoroso da criticidade cerebral

A hipótese de que o cérebro opera num estado próximo de um ponto crítico - a fronteira de transição de fase entre uma dinâmica ordenada e uma dinâmica caótica - tem sido amplamente debatida na neurobiologia. Defende-se que esta proximidade ao ponto crítico pode conferir um grande intervalo dinâmico, elevada sensibilidade a estímulos externos e maior flexibilidade no processamento de informação. Ainda assim, permanecia uma dúvida central: os sinais de criticidade observados decorrem da dinâmica interna do cérebro ou são consequência de limitações nos dados disponíveis e nas metodologias de análise?

Uma equipa de investigadores da University of Granada, liderada por Rubén Calvo, realizou um estudo cujos resultados indicam que muitos dos indícios de criticidade detetados em dados de atividade cerebral podem ser, na realidade, artefactos estatísticos. Em simultâneo, o trabalho sustenta que o cérebro funciona nas imediações do ponto crítico, embora não o atinja.

Os autores demonstraram que duas características dos sinais neuronais - a autocorrelação temporal (isto é, a dependência do sinal em relação aos seus valores passados) e o tamanho limitado das amostras - podem gerar falsos sinais de criticidade. Para testar esta possibilidade, construíram um modelo de atividade cerebral sem ligações entre regiões. Mesmo neste cenário, onde não existe um mecanismo de dinâmica colectiva, surgiam padrões em várias escalas que são tipicamente associados a um estado crítico.

Para mitigar estes artefactos, foram propostos três procedimentos: randomização de desfasamentos temporais, agregação de dados de vários participantes e comparação entre os indicadores observados e as previsões do modelo. Com estas abordagens, tornou-se possível separar efeitos atribuíveis a uma verdadeira dinâmica colectiva daqueles que resultam de distorções estatísticas.

O método foi aplicado a dados de imagiologia por ressonância magnética funcional (fMRI) provenientes da base LEMON, que inclui 136 participantes. A análise mostrou que, ao nível do grupo, a atividade cerebral exibe sinais de criticidade, mas o sistema permanece abaixo do ponto crítico. Este posicionamento permite conservar benefícios associados à criticidade sem comprometer a estabilidade que poderia ser afetada por uma transição para um regime instável.

Os resultados refinam a compreensão da dinâmica cerebral e evidenciam limitações importantes das técnicas atuais de análise de neurodados. Como próximos passos, os investigadores planeiam relacionar os efeitos observados com a arquitetura do cérebro e avaliar como a distância ao ponto crítico varia com a idade, doenças e estados cognitivos. Os métodos propostos poderão também ser usados noutras sistemas complexos em que se investigam sinais de dinâmica crítica.