Pesquisadores do Grupo de Computação Interdisciplinar do Instituto de Física de São Carlos (GCI-IFSC/USP) em colaboração com pesquisadores da Harvard Medical School (EUA) unem conhecimentos de biologia e física computacional para entender melhor os sistemas vascular e neurológico dos mamíferos.
A grande questão a ser respondida nesse estudo particular é a seguinte: como o desenvolvimento neuronal está relacionado ao desenvolvimento da vascularização do cérebro? Levando-se em conta que ambos coexistem no mesmo espaço, responder a essa questão pode trazer informações relevantes para se compreender o sistema neurológico como um todo.
Como já é sabido, os vasos sanguíneos são responsáveis por carregar nutrientes ao organismo, incluindo-se o cérebro. O que os pesquisadores de Harvard e do IFSC tentam descobrir é como certas características como espessura e tamanho das veias e artérias relacionam-se com a atividade neural.
Enquanto os estudos biológicos couberam aos estadunidenses, ao lado brasileiro, nesta pesquisa representado pelo docente Luciano da Fontoura Costa e seu aluno de doutorado, César Comin, coube quantificar as ramificações, espessura e comprimento das artérias e veias em imagens do cérebro. “Nossa contribuição é quantificar esses aspectos estruturais da vascularização e parte do sistema neuronal em imagens tridimensionais. Para isso, utilizamos uma metodologia que envolve análise de imagens e redes complexas”, explica Luciano.
Luciano e César utilizam um software desenvolvido no grupo para analisar as imagens enviadas pelos pesquisadores de Harvard. Cria-se um “esqueleto” das imagens ou, numa linguagem mais técnica, a “topologia do sistema”, que transforma os vasos sanguíneos em linhas. Estas são medidas minuciosamente, incluindo-se suas eventuais bifurcações. “Conseguimos estimar o nível de complexidade do sistema. Quanto maior o comprimento e a quantidade de bifurcações, por exemplo, maior o potencial para a irrigação dos vasos”, elucida César.
Os dados quantitativos devem trazer importantes informações referentes à parte biológica. Os pesquisadores de Harvard baseiam-se em vibrissas de ratos para fazer as imagens, que define um modelo interessante para se estudar a vascularização em consequência da sua modularidade. Através de experimentos que estimulam ou inibem as atividades neuronais das vibrissas, eles tentam encontrar novas correlações. “Em cada uma das situações experimentais é feito um mapa de vascularização, que é depois analisado por nós. Notou-se que a vascularização é diferente em cada uma das situações às quais as vibrissas são submetidas”, conta Luciano.
O software criado pelo GCI para análise das imagens dos vasos sanguíneos também pode ser utilizado na análise de sistemas com características semelhantes. Em outro estudo desta colaboração do GCI com a Harvard Medical School, os pesquisadores estão fazendo a análise da estrutura vascular dos pulmões, seguindo metodologia análoga à utilizada para as vibrissas. “É claro que existem adaptações para cada problema, enquanto nossa contribuição refere-se à metodologia de análise de imagens para desvendar as propriedades geométricas e topológicas dessas estruturas tridimensionais”, explica o docente.
A pesquisa com Harvard sobre as vibrissas já apresentou um resultado interessante, que rendeu uma publicação na revista Neuron. Concluiu-se que a ativação neuronal estimula o aumento da complexidade da estrutura vascular.
Esse resultado incita novas questões que, novamente, deverão contar com a ajuda dos pesquisadores do IFSC para serem respondidas. Uma delas é tentar entender melhor aspectos da modularidade da vascularização cortical. Novamente, Harvard enviará imagens e o IFSC as analisará. Nessa nova etapa, será dada mais ênfase a análises estatísticas, fato que dá ainda mais corpo à multidisciplinaridade da pesquisa em questão e reforça a importância das parcerias científicas*- dentro e fora do país.
*a “parte brasileira” da pesquisa contou com o apoio financeiro da FAPESP e do CNPq
Assessoria de comunicação
