Estudo da Penn State revela: contrações abdominais deslocam o cérebro no crânio

Antes mesmo de você dar um passo, os músculos do abdômen se contraem. Isso acontece de forma automática, uma fração de segundo antes de qualquer outra parte do corpo se mover. A ideia é que, apesar disso tudo, o seu cérebro permaneça perfeitamente imóvel.

Uma pesquisa recente sugere que não é bem assim. Ao monitorar o cérebro dentro do crânio, cientistas observaram que ele desliza para a frente - e não por causa do impacto de caminhar, nem da respiração, nem dos batimentos cardíacos. Há outro fator por trás desse deslocamento.

Contrações abdominais movem o cérebro

A força vem do abdômen. Pesquisadores da Pennsylvania State University (PSU) usaram imagens ao vivo em camundongos para entender em que momento o cérebro se deslocava e o que iniciava esse movimento.

O gatilho acabou sendo pequenas contrações dos músculos abdominais - o mesmo tipo de tensão do “core” que surge antes de levantar, sentar ou dar um passo.

Patrick Drew, doutor e professor de engenharia, ciência e mecânica na Penn State, liderou o grupo. Ele e os colegas acompanharam o movimento cerebral em incrementos de cerca de 1 mícron, altamente sincronizados com o que o abdômen fazia.

Rastreando um movimento microscópico

A equipe recorreu à microscopia de dois fótons - uma técnica capaz de gerar imagens de tecido vivo com alta resolução - em 24 camundongos com a cabeça fixada, mas livres para caminhar numa esteira.

O método utiliza microesferas fluorescentes coladas ao crânio, que servem como pontos de referência fixos.

Os dados indicaram que, entre diferentes animais, o cérebro se deslocava aproximadamente 1 mícron para a frente e um pouco para um dos lados. O crânio não se movia. Respiração e batimentos cardíacos - por muito tempo considerados os principais motores do movimento cerebral em animais acordados - quase não apareciam no registro.

Os músculos do abdômen “puxam a fila”

Para determinar a causa, os cientistas implantaram eletrodos nos músculos abdominais dos camundongos. A atividade muscular aumentava antes do início da locomoção, e o cérebro começava a se deslocar quando os músculos disparavam, não quando as pernas efetivamente arrancavam.

O mesmo padrão também foi visto sem relação direta com caminhar. Expirações profundas e forçadas sob anestesia recrutavam os músculos abdominais, e o movimento do cérebro vinha na sequência. Um leve enrijecimento do core já era suficiente.

Vasos sanguíneos fazem a ligação

Como uma contração no abdômen poderia influenciar um órgão dentro da cabeça? Essa dúvida levou o grupo a investigar a coluna.

Com varreduras 3D de alta resolução, eles mapearam os vasos sanguíneos ao redor de cada vértebra. Encontraram veias sem válvulas - que permitem fluxo de sangue em ambos os sentidos - atravessando as vértebras inferiores e conectadas, por pequenas aberturas, a vasos do abdômen.

Essa rede já havia sido descrita em humanos, mas não tinha sido confirmada em camundongos. Quando o abdômen se contrai, é provável que o sangue seja empurrado por essas aberturas em direção ao canal vertebral.

O aumento de pressão parece comprimir a “manga” cheia de fluido ao redor da medula espinhal, enviando uma onda de líquido cefalorraquidiano - o fluido transparente que protege cérebro e coluna - para a frente, em direção ao crânio.

Um teste com “manguito” de pressão

Os pesquisadores criaram uma pequena cinta inflável para camundongos levemente anestesiados. Sem caminhar e sem contrações voluntárias - apenas uma compressão externa suave no abdômen, menor do que a compressão de um manguito de pressão arterial.

Só a pressão abdominal já fazia o cérebro se mover - para a frente, um pouco para o lado, na mesma direção observada durante a caminhada. Quando a cinta desinflava, o cérebro quase imediatamente voltava à posição de repouso.

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

Modelando o fluxo de fluidos

Ainda não é possível visualizar, em tempo real, o fluido se movendo pelo tecido cerebral. Por isso, a equipe desenvolveu um modelo computacional.

Francesco Costanzo, professor de engenharia, ciência e mecânica na Penn State, liderou as simulações.

O resultado foi o seguinte: a compressão ao redor da medula espinhal empurrava fluido para fora do cérebro e para o espaço ao redor várias vezes mais rápido do que o cérebro normalmente produz seu próprio fluido. Assim, uma contração modesta do core pode, rotineiramente, ajudar a “lavar” resíduos para fora.

O oposto do sono

Essa direção do fluxo foi a parte inesperada. O sistema glinfático - a via de limpeza de resíduos ativada durante o sono - puxa fluido para dentro do cérebro ao longo da parte externa dos vasos sanguíneos enquanto a pessoa dorme.

Até este trabalho, ninguém havia apontado um motivo mecânico para que, quando estamos acordados, o cérebro possa fazer o contrário. As simulações mostraram o fluido fluindo para fora durante a vigília - o inverso do que um estudo anterior sobre sono e depuração de resíduos no cérebro descreveu.

Isso ajuda a esclarecer um enigma antigo: traçadores injetados no líquido cefalorraquidiano de camundongos acordados não entram no córtex, enquanto os mesmos traçadores circulam livremente durante o sono. Os dois estados parecem se alternar - sono para entrada, vigília para saída.

Cérebros de camundongos não são cérebros humanos

Todos os experimentos foram feitos em camundongos com a cabeça fixada, não em pessoas, e os achados sobre fluxo de fluidos vêm de simulações, não de imagens diretas. Se o mesmo mecanismo ocorre em humanos - e em que escala - ainda precisa ser testado.

O que vem a seguir

O estudo derruba uma suposição básica: o cérebro não é mecanicamente isolado do resto do corpo. Contrações abdominais o empurram para a frente dentro do crânio e podem, ao mesmo tempo, conduzir fluido com resíduos para fora.

Isso abre uma nova frente de investigação. Condições que alteram cronicamente a pressão abdominal - como obesidade, longos períodos em repouso no leito e doenças gastrointestinais - podem, de modo silencioso, atrapalhar a depuração de fluidos ao longo do tempo. Já o movimento diário pode ajudar a preservá-la, em linha com pesquisas que associam atividade física a melhor saúde cerebral.

“Nosso estudo mostra que um pouquinho de movimento faz bem, e pode ser mais um motivo pelo qual o exercício é bom para a saúde do nosso cérebro”, disse Drew.