Nova técnica de imagem cerebral não invasiva usa luz para atravessar a cabeça

Cientistas criaram uma nova abordagem para imagem cerebral não invasiva - e, desta vez, passa por fazer incidir luz de um lado da cabeça para o outro, atravessando-a por completo.

Hoje, a melhor opção portátil e de baixo custo para acompanhar a atividade do cérebro é a espectroscopia funcional no infravermelho próximo (fNIRS). O problema é que esta técnica só consegue atingir uma profundidade de poucos centímetros, pelo que, para observar camadas mais profundas, continuam a ser necessários equipamentos de ressonância magnética (RM) maiores e mais volumosos.

fNIRS: a técnica que tentaram levar para lá de poucos centímetros

O método agora descrito foi desenvolvido por uma equipa da Universidade de Glasgow, na Escócia, e procura alargar a sensibilidade do fNIRS até ao ponto de a luz conseguir atravessar as combinações complexas de osso, neurónios e tecidos que constituem a cabeça humana.

Para o conseguir, os investigadores introduziram algumas alterações ao procedimento: aumentaram a potência do laser de infravermelho próximo (mantendo-se dentro de limites de segurança) e implementaram, em simultâneo, um sistema de recolha de sinal mais abrangente.

Mesmo com estas mudanças, durante as experiências apenas uma pequena fração de fotões conseguiu atravessar a cabeça de um lado ao outro. Ainda assim, trata-se de um primeiro passo encorajador para métodos portáteis que permitam observar mais profundamente, oferecendo informação essencial sobre o que se passa no interior do crânio sem qualquer intervenção invasiva.

"Estes resultados revelam o potencial para estender tecnologias de imagem cerebral não invasiva baseadas em luz para a tomografia de biomarcadores críticos em profundidade na cabeça humana adulta", escrevem os investigadores no artigo publicado.

O que foi preciso ajustar para fazer a luz atravessar a cabeça

Além do reforço do laser e do desenho de recolha mais completo, a equipa recorreu também a modelos computacionais para antecipar o percurso dos fotões através do crânio. Esses modelos foram construídos a partir de digitalizações 3D detalhadas da cabeça e apontavam como a luz deveria deslocar-se no interior.

As previsões obtidas coincidiram de forma muito próxima com a luz que foi efetivamente recolhida, o que dá mais robustez aos resultados.

Outro resultado relevante foi que a luz não se dispersou de forma aleatória dentro da cabeça; em vez disso, parece ter seguido trajetos preferenciais - incluindo zonas mais transparentes, como as regiões preenchidas por líquido cefalorraquidiano. Esta informação poderá, no futuro, ajudar a direcionar melhor os exames.

"Diferentes posições da fonte na cabeça podem então isolar seletivamente e sondar regiões profundas do cérebro", escrevem os investigadores.

Limitações do ensaio: 1 em 8 participantes e cerca de 30 minutos

É importante sublinhar as limitações. O procedimento só foi bem-sucedido em um dos oito participantes do estudo: um homem de pele clara e sem cabelo na cabeça. Além disso, o método exige uma configuração muito específica e um tempo de varrimento prolongado - cerca de 30 minutos.

Os autores reconhecem estes constrangimentos, mas optaram por abdicar de certos fatores (como a rapidez) para demonstrar algo fundamental: que era possível fazer a luz atravessar uma cabeça humana recorrendo ao fNIRS - e conseguiram.

Porque é que isto pode tornar os exames cerebrais mais acessíveis

Uma das principais vantagens do fNIRS é ser uma tecnologia relativamente compacta e pouco dispendiosa. A possibilidade de realizar exames mais acessíveis para condições como AVC, lesões cerebrais e tumores poderia alargar o acesso a um maior número de pessoas.

À medida que forem surgindo novos dispositivos de imagem, este trabalho poderá servir de base para técnicas que alcancem regiões mais profundas do cérebro - mesmo que ainda demore até ser possível atravessar toda a cabeça com luz num intervalo de tempo verdadeiramente prático.

Sabe-se que os exames ao cérebro têm enorme valor, desde a compreensão da adolescência em jovens até ao tratamento de doenças nas fases finais da vida, pelo que o potencial aqui é considerável.

"Modalidades óticas para imagem não invasiva do cérebro humano têm potencial para preencher a lacuna tecnológica entre dispositivos baratos e portáteis como a eletroencefalografia (EEG) e instrumentos caros de alta resolução como a ressonância magnética funcional (fMRI)", escrevem os investigadores.

O estudo foi publicado na revista Neurophotonics.