O córtex cerebral é a base de complexas capacidades cognitivas. As variações na área e a espessura da superfície cortical humana estão associadas a características neurológicas, psicológicas e comportamentais e podem ser medidas por meio de ressonância magnética. Recentemente, alguns estudos identificaram os genes que influenciam a estrutura cortical, mas pouco se sabe sobre as variantes genéticas comuns que afetam a estrutura cortical humana.
Assim, para identificar as variantes genéticas associadas à estrutura cortical humana em nível global e regional, foi realizado um grande estudo com a participação de mais de 360 cientistas de 184 instituições em todo o mundo, incluindo o Brasil. A meta-análise de associação genômica conta com dados de ressonância magnética cerebral de 51.665 indivíduos em 60 coortes. O estudo analisou a área superficial e a espessura média de todo o córtex e de 34 regiões corticais com especializações funcionais conhecidas.
A investigação foi conduzida no âmbito de um consórcio internacional chamado ENIGMA (acrônimo em inglês para Melhorando a Neuroimagem Genética por Metanálise), dedicado a estudar diversas doenças neurológicas e psiquiátricas. O Brasil participou com integrantes do Instituto de Pesquisa sobre Neurociências e Neurotecnologia da Universidade Estadual de Campinas (BRAINN-Unicamp), apoiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).
“Trata-se do maior estudo de neuroimagem já feito sobre o córtex cerebral humano, e os dados permitem traçar o primeiro mapa da arquitetura genética do cérebro humano pontua o médico neurologista Fernando Cendes, professor da Unicamp e coordenador do BRAINN, que contribuiu com dados de 150 brasileiros. Em resumo, a junção de todas as informações possibilita detectar até mesmo alterações muito discretas na estrutura cerebral, que passariam despercebidas em outra situação. Esses resultados permitem aos cientistas entenderem melhor o funcionamento e a estrutura do cérebro normal e do cérebro doente.
Análise abrangente
O conhecimento atual dos genes que afetam a estrutura cortical deriva, em grande parte, da criação de mutações em sistemas modelo, a exemplo do camundongo, e da observação de efeitos na estrutura cerebral. Entretanto, como há diferenças entre as estruturas corticais humanas e de animais, o estudo fornece uma visão genômica ampla da variação humana e dos genes que influenciam um fenótipo caracteristicamente humano.
As análises incluem imagens de ressonância magnética quantitativa do cérebro que possibilitaram calcular o volume cortical dos indivíduos analisados. Cerca de 25 mil participantes eram saudáveis e serviram de controle e os demais eram acometidos por condições como insônia, sintomas depressivos, transtorno de déficit de atenção com hiperatividade (TDAH), epilepsia e doença de Parkinson. No estudo, o córtex foi dividido em 34 regiões consideradas relativamente homogêneas. Em cada uma dessas regiões foram medidas a espessura cortical, ou seja, a altura entre a substância branca, abaixo do córtex, e a dura-máter (meninge que recobre o cérebro) e a área cortical.
O trabalho também contou com um conjunto de dados com as sequências completas dos genomas de participantes e de amostras de tecido depositadas em bancos de cérebros. Isso possibilitou aos pesquisadores analisar marcadores genéticos, como os polimorfismos de nucleotídeo único, variações na sequência de DNA que afetam somente uma base (adenina, timina, citosina ou guanina) e permitem comparar genomas de diferentes indivíduos.
Arquitetura genética
Com todos os dados em mãos, o grupo correlacionou as medidas corticais com as variações encontradas nos genes. Em seguida, comparou os padrões observados em indivíduos saudáveis com aqueles identificados em pessoas afetadas por diferentes sintomas e doenças. Após cada grupo de pesquisa analisar localmente os dados, elaborou-se uma espécie de mapa que permite entender melhor os genes relacionados com o desenvolvimento de cada uma das 34 regiões do córtex estudadas. O resultado mostrou que tanto as alterações na arquitetura cortical quanto as variantes genéticas podem predispor indivíduos a determinadas doenças. O artigo ‘The genetic architecture of the human cerebral cortex’ foi publicado na Science em 2020.
