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Rede de modo padrão

Na neurociência, a rede de modo padrão (DMN, do inglês Default Mode Network, ou RMP), também rede padrão, ou rede cerebral padrão, é uma rede cerebral de larga escala de regiões do cérebro em interação, conhecidas por terem atividade altamente correlacionada entre si e distinta de outras redes no cérebro.[3]

Rede de Modo Padrão

Imagem de fMRI mostrando regiões da rede de modo padrão
Conectividade da rede de modo padrão. Esta imagem mostra as principais regiões da rede cerebral padrão (amarelo) e a conectividade entre as regiões codificada por cores de acordo com a direção de cruzamento estrutural (xyz → rgb).[1][2]

Foi inicialmente assumido que a rede de modo padrão estaria mais comumente ativa quando uma pessoa não está focada no mundo exterior e o cérebro está de repouso mas em vigília, como ao "sonhar acordado" e durante divagação mental. No entanto, agora se sabe que ela pode contribuir para elementos da experiência relacionados ao desempenho de tarefas externas.[4] Também é ativa quando o indivíduo está pensando nos outros, pensando em si mesmo, lembrando-se do passado e planejando o futuro.[3][5] Embora a DMN tenha sido originalmente observada como estando desativada em certas tarefas orientadas a objetivos e às vezes seja chamada de rede negativa à tarefa (task-negative),[6] ela pode estar ativa em outras tarefas orientadas a objetivos, como memória de trabalho social ou tarefas autobiográficas.[7] A DMN demonstrou estar correlacionada negativamente com outras redes no cérebro, como as redes de atenção.[8]

As evidências apontam para disfunções na DMN de pessoas com Alzheimer e transtorno do espectro do autismo.[3]

História editar

Hans Berger, o inventor do eletroencefalograma, foi o primeiro a propor a ideia de que o cérebro está constantemente ocupado. Em uma série de artigos publicados em 1929, ele mostrou que as oscilações elétricas detectadas por seu dispositivo não cessam, mesmo quando o sujeito está em repouso. No entanto, suas ideias não foram levadas a sério, e uma percepção geral se formou entre os neurologistas de que somente quando uma atividade focada é realizada é que o cérebro (ou parte do cérebro) se torna ativo.[9]

Mas na década de 1950, Louis Sokoloff e seus colegas notaram que o metabolismo no cérebro permaneceu o mesmo quando uma pessoa passou de um estado de repouso para realizar problemas matemáticos de esforço, sugerindo que o metabolismo ativo no cérebro também deveria estar ocorrendo durante o descanso.[3] Na década de 1970, Ingvar e colegas observaram que o fluxo sanguíneo na parte frontal do cérebro se tornava o mais alto quando uma pessoa está em repouso. Na mesma época, comportamento oscilatório intrínseco nos neurônios de vertebrados foi observado nas células cerebelares de Purkinje, no núcleo olivar inferior e no tálamo.[10]

Na década de 1990, com o advento da tomografia por emissão de pósitrons (PET), os pesquisadores começaram a perceber que quando uma pessoa está envolvida em tarefas de percepção, linguagem e atenção, as mesmas áreas do cérebro se tornam menos ativas em comparação ao repouso passivo, e rotularam essas áreas como se tornando "desativadas".[3]

Em 1995, Bharat Biswal, um estudante de graduação da Faculdade de Medicina de Wisconsin em Milwaukee, descobriu que o sistema sensóriomotor humano exibia "conectividade em estado de repouso", exibindo sincronicidade nas imagens de ressonância magnética funcional (fMRI) enquanto não estava envolvido em nenhuma tarefa.[11][12]

Mais tarde, experimentos do laboratório do neurologista Marcus E. Raichle, na Escola de Medicina da Universidade de Washington e de outros grupos[13] mostraram que o consumo de energia do cérebro aumenta em menos de 5% do consumo inicial de energia enquanto executa uma tarefa mental focada. Esses experimentos mostraram que o cérebro está constantemente ativo com um alto nível de atividade, mesmo quando a pessoa não está envolvida no trabalho mental focado. A partir de então, a pesquisa se concentrou em encontrar as regiões responsáveis por esse nível constante de atividade em segundo plano.[9]

Raichle cunhou o termo "modo padrão" em 2001 para descrever a função cerebral em estado de repouso;[14] o conceito rapidamente se tornou um tema central na neurociência.[15] Por essa época, foi desenvolvida a ideia de que essa rede de áreas do cérebro esteja envolvida em pensamentos direcionados internamente e seja suspensa durante comportamentos específicos direcionados a objetivos. Em 2003, Greicius e colegas examinaram os exames de ressonância magnética em estado de repouso e analisaram a correlação entre diferentes seções do cérebro. Seus mapas de correlação destacaram as mesmas áreas já identificadas pelos outros pesquisadores.[16] Isso foi importante porque demonstrou uma convergência de métodos, todos levando às mesmas áreas envolvidas na DMN. Desde então, outras redes de estado de repouso (RSNs) foram encontradas, como redes visuais, auditivas e de atenção. Algumas delas são frequentemente anticorrelacionadas com a rede de modo padrão.[8]

 
O número de publicação por ano com "default mode network" ou "default network" no título. As pesquisas foram feitas no Google Scholar.

No início aos meados dos anos 2000, as pesquisas rotularam a rede de modo padrão como a rede negativa à tarefa,[6] porque era desativada quando os participantes precisavam realizar tarefas. Pensava-se que a DMN estaria ativa apenas durante o descanso passivo e depois desligada durante tarefas direcionadas a objetivos com foco externo. No entanto, estudos demonstraram que a DMN é ativa em tarefas externas direcionadas a objetivos, conhecidas por envolver a DMN, como memória de trabalho social ou tarefas autobiográficas.[7]

Por volta de 2007, o número de documentos referentes à rede em modo padrão disparou.[17] Em todos os anos anteriores a 2007, havia 12 artigos publicados que referenciavam “default mode network” ou “default network” no título, no entanto, entre 2007 e 2014, havia 1384 artigos publicados. Uma razão para o aumento de artigos é o resultado do efeito robusto de ter se encontrado a DMN com imagens de estado de repouso e análise de componentes independentes (ICA).[13][18] Outro motivo é que a DMN pode ser medida com uma varredura curta e fácil imageamento de estado de repouso, o que significa que pode ser realizada em qualquer população, incluindo crianças pequenas, populações clínicas e primatas não humanos.[3] Uma terceira razão é que o papel da DMN foi expandido para mais do que apenas uma rede cerebral passiva.

Função editar

A rede de modo padrão é conhecida por estar envolvida em muitas funções aparentemente diferentes:

É a base neurológica para o eu:[17]

  • Informação autobiográfica: Memórias de coleção de eventos e fatos sobre si mesmo
  • Autorreferência: Referir-se a características e descrições de si mesmo
  • Emoção de si mesmo: Refletir sobre o próprio estado emocional

Pensar nos outros:[17]

  • Teoria da mente: Pensar nos pensamentos dos outros e no que eles podem ou não saber
  • Emoções de outros: Compreender as emoções de outras pessoas e empatizar com seus sentimentos
  • Raciocínio moral: determinar o resultado justo e injusto de uma ação
  • Avaliações sociais: Julgamentos de boas e más atitudes sobre conceitos sociais
  • Categorias sociais: Refletir sobre importantes características sociais e status de um grupo

Lembrar o passado e pensar no futuro:[17]

  • Lembrar o passado: Relembrar eventos que aconteceram no passado
  • Imaginar o futuro: Visualizar eventos que podem acontecer no futuro
  • Memória episódica: Memória detalhada relacionada a eventos específicos no tempo
  • Compreensão da história: Compreender e lembrar uma narrativa

A rede de modo padrão fica ativa durante o repouso passivo e a divagação mental[3] que geralmente envolve pensar nos outros, pensar em si mesmo, lembrar-se do passado e visualizar o futuro, e não a tarefa que está sendo executada.[17] Trabalhos recentes, no entanto, desafiaram um mapeamento específico entre a rede de modo padrão e a divagação, uma vez que o sistema é importante na manutenção de representações detalhadas das informações da tarefa durante a codificação da memória de trabalho.[19] Estudos de eletrocorticografia (que envolvem colocar eletrodos na superfície do couro cabeludo de um sujeito) mostraram que a rede de modo padrão é ativada em uma fração de segundo após os participantes terminarem uma tarefa.[20] Além disso, durante tarefas que exigem atenção, a desativação suficiente da rede de modo padrão no momento da codificação da memória mostrou resultar em uma consolidação de memória de longo prazo mais bem-sucedida.[21]

Estudos mostraram que quando as pessoas assistem a um filme,[22] ouvem uma história,[23] ou lêem uma história,[24] suas DMNs estão altamente correlacionadas entre si. As DMNs não são correlacionadas se as histórias forem embaralhadas ou estiverem em um idioma que a pessoa não entende, sugerindo que a rede está altamente envolvida na compreensão e na subsequente formação de memória dessa história. A DMN é mostrada até mesmo sendo correlacionada se a mesma história for apresentada a pessoas diferentes em diferentes idiomas,[25] sugerindo ainda que a DMN esteja realmente envolvida no aspecto de compreensão da história e não no aspecto auditivo ou de linguagem.

A rede de modo padrão mostrou-se desativada durante tarefas externas orientadas a objetivos, como atenção visual ou tarefas de memória de trabalho cognitiva, levando alguns pesquisadores a rotular a rede como a rede negativa à tarefa.[6] No entanto, quando as tarefas são tarefas externas orientadas a objetivos conhecidas por serem uma função da DMN, como memória social de trabalho ou uma tarefa autobiográfica, a DMN é ativada positivamente com a tarefa e correlacionada com outras redes, como a rede envolvida na função executiva.[7]

Uma possibilidade até então insuspeita é que a rede padrão seja ativada pela imobilização inerente ao procedimento de teste (o paciente é preso em supino em uma maca e inserido por um túnel estreito em uma estrutura metálica maciça). Esse procedimento cria uma sensação de aprisionamento e, sem surpresa, o efeito colateral mais comum é a claustrofobia. Essa visão alternativa é sugerida por um artigo recente que vincula teoria da mente à imobilização.[26]

Uma pesquisa recente mostrou que a DMN está relacionada à percepção da beleza, em que a rede se torna ativa de forma generalizada ante a visão de campos esteticamente comoventes, como obras de arte, paisagens e arquitetura. Isso explicaria uma sensação interna profunda de prazer relacionada à estética interligada ao senso de identidade pessoal, devido as funções da rede relacionadas ao self.[27]

Anatomia editar

 
Gráficos do desenvolvimento dinâmico de correlações entre redes cerebrais. (A) Nas crianças, as regiões são amplamente locais e são organizadas por sua localização física; as regiões frontais são destacadas em azul claro. (B) Nos adultos, as redes se tornam altamente correlacionadas, apesar da distância física; a rede padrão é destacada em vermelho claro.[28]

A rede de modo padrão é um conjunto de regiões cerebrais interconectadas e definidas anatomicamente.[3] A rede pode ser separada em hubs e subseções:

Hubs funcionais:[29] Informações sobre o si mesmo

  • Córtex cingulado posterior (CCP) e pré-cúneo: combina atenção de baixo para cima (bottom-up, não controlada) com informações da memória e da percepção. A parte ventral (inferior) do PCC é ativada em todas as tarefas que envolvem o DMN, incluindo aquelas relacionadas ao self, relacionadas aos outros, lembrando-se do passado, pensando no futuro e conceitos de processamento, além de navegação espacial. A parte dorsal (superior) do CCP envolve conscientização e excitação involuntárias. O precuneus está envolvido em informações visuais, sensório-motoras e atencionais.
  • Córtex pré-frontal medial (CPFm) : Decisões sobre autoprocessamento, como informações pessoais, memórias autobiográficas, objetivos e eventos futuros e tomada de decisão em relação a pessoas muito próximas, como a família. A parte ventral (inferior) está envolvida em informações emocionais positivas e recompensas valorizadas internamente.
  • Giro angular: conecta percepção, atenção, cognição espacial e ação e ajuda com partes da recuperação de memórias episódicas

Subsistema medial dorsal: [29] Pensar nos outros

Subsistema temporal medial:[29] Memória autobiográfica e simulações futuras

A rede de modo padrão é mais comumente definida com os dados do estado de repouso, colocando-se uma "semente" no córtex cingulado posterior e examinando quais outras áreas do cérebro se correlacionam mais com essa área.[16] A DMN também pode ser definida pelas áreas desativadas durante tarefas externas direcionadas em comparação com o repouso.[14] A análise de componentes independentes (ICA) encontra de maneira robusta a DMN para indivíduos e entre grupos e se tornou a ferramenta padrão para mapear a rede padrão.[13][18]

Foi demonstrado que a rede de modo padrão exibe a maior sobreposição em sua conectividade estrutural e funcional, o que sugere que a arquitetura estrutural do cérebro pode estar construída de tal maneira que essa rede específica seja ativada por padrão.[1] Evidências recentes de um estudo populacional de imagem cerebral de 10000 participantes do UK Biobank sugerem ainda que cada nó da DMN pode ser decomposto em sub-regiões com propriedades estruturais e funcionais complementares. Tem sido uma prática generalizada na pesquisa da DMN tratar seus nós constituintes como funcionalmente homogêneos, mas a distinção entre subnós dentro de cada nó principal da DMN foi negligenciada. No entanto, a estreita proximidade dos subnós que propagam eferências da organização de espaço-tempo (das memórias) no hipocampo e subnós que descrevem a arquitetura da rede global pode permitir funções padrão, como recordação autobiográfica ou pensamento internamente orientado.[30]

No cérebro infantil, há evidências limitadas da rede padrão, mas a conectividade de rede padrão é mais consistente em crianças de 9 a 12 anos, sugerindo que a rede padrão passa por mudanças no desenvolvimento.[8]

A análise de conectividade funcional em macacos mostra uma rede de regiões semelhante à rede de modo padrão vista em humanos.[3] O CCP também é um hub principal em macacos; no entanto, o CPFm é menor e menos bem conectado a outras regiões do cérebro, principalmente porque o CPFm humano é muito maior e bem desenvolvido.

A ressonância magnética de difusão mostra tratos de substância branca que conectam diferentes áreas da DMN.[17] As conexões estruturais encontradas na ressonância magnética por difusão e as correlações funcionais da fMRI de estado de repouso mostram o maior nível de sobreposição e concordância nas áreas da DMN.[1] Isso fornece evidências de que os neurônios nas regiões da DMN estão ligados entre si por meio de grandes extensões de axônios e isso faz com que a atividade nessas áreas se correlacione.

Fisiopatologia editar

Foi sugerido que a rede de modo padrão é relevante para distúrbios incluindo doença de Alzheimer, autismo, esquizofrenia, depressão, dor crônica, transtorno de estresse pós-traumático e outros.[3][31] Em particular, também foi relatado que a DMN mostra padrões de atividade neural sobrepostos, embora distintos, em diferentes condições de saúde mental, como ao comparar diretamente o déficit de atenção com hiperatividade e autismo.[32]

Pessoas com doença de Alzheimer mostram uma redução na glicose (uso de energia) nas áreas da rede de modo padrão.[3] Essas reduções começam com pequenas diminuições em pacientes leves e continuam a grandes reduções em pacientes graves. Surpreendentemente, as interrupções na DMN começam antes mesmo de os indivíduos mostrarem sinais da doença de Alzheimer. Gráficos do peptídeo beta amiloide, que supostamente causa a doença de Alzheimer, mostram que o acúmulo do peptídeo está dentro da DMN. Isso levou Randy Buckner e colegas a propor que a alta taxa metabólica da ativação contínua da DMN faça com que mais peptídeo beta amiloide se acumule nessas áreas de DMN. Esses peptídeos beta amiloides perturbam a rede e, como a DMN está fortemente envolvida na formação e recuperação da memória, essa interrupção leva aos sintomas da doença de Alzheimer.

Pensa-se que a DMN esteja com disrupção em indivíduos com transtorno do espectro autista.[3][33] Esses indivíduos são prejudicados na interação e comunicação social, tarefas centrais nessa rede. Estudos têm mostrado piores conexões entre áreas da DMN em indivíduos com autismo, especialmente entre o mPFC (envolvido no pensamento sobre si e os outros) e o CPP (o núcleo central do DMN).[34][35] Quanto mais grave o autismo, menos conectadas essas áreas são entre si. Não está claro se isso é causa ou resultado de autismo.

Uma menor conectividade entre as regiões do cérebro foi encontrada na rede padrão em pessoas que sofreram trauma a longo prazo, como abuso ou negligência na infância, e está associada a padrões de ligação disfuncional. Entre as pessoas que sofrem de transtorno de estresse pós-traumático, foi encontrada menor ativação no giro cingulado posterior em comparação aos controles, e o TEPT grave foi caracterizado por menor conectividade na DMN.[31][36] A hiperconectividade da rede padrão tem sido associada à ruminação na depressão em primeiro episódio[37] e à dor crônica.[38] Se a rede de modo padrão for alterada, isso poderá mudar a maneira como se percebe os eventos e seu raciocínio social e moral, tornando a pessoa mais suscetível a sintomas depressivos graves.[39]

A análise multivariada revela associações genéticas da DMN de repouso no transtorno bipolar psicótico e na esquizofrenia.[40]

Modulação editar

A rede de modo padrão (DMN) pode ser modulada pelas seguintes intervenções e processos:

  • Acupuntura – Desativação das áreas cerebrais límbicas e da DMN.[41] Foi sugerido que isso se deve à resposta à dor.[42]
  • Meditação – Alterações estruturais em áreas da DMN, como junção temporoparietal, córtex cingulado posterior e pre-cúneo, foram encontradas em praticantes de meditação. Há ativação reduzida e conectividade funcional reduzida da DMN em praticantes de longo prazo.[43] Várias formas de meditação não-diretiva, incluindo Meditação Transcendental[44] e Meditação Acem,[45] foram encontradas para ativar a DMN.
  • Dormir e vigília em repouso
    • Vigilância em repouso – A conectividade funcional entre os nós da DMN é forte.[46]
    • Início do sono - Diminuição da conectividade entre a DMN e a rede positiva à tarefa.
    • Estágio N2 do sono NREM - Diminuição da conectividade entre o córtex cingulado posterior e o córtex pré-frontal medial.
    • Estágio N3 do sono NREM – Diminuição adicional da conectividade entre o CPP e o CPFm.
    • Sono REM – Possível aumento na conectividade entre os nós da DMN.
  • Privação de sono - A conectividade funcional entre os nós da DMN em seu estado de repouso é geralmente forte, mas a privação do sono resulta em uma diminuição da conectividade na DMN.[47] Estudos recentes sugerem uma diminuição na conectividade entre a DMN e a rede positiva à tarefa como resultado da perda de sono.[48]
  • Drogas psicodélicas - Foi observado fluxo sanguíneo reduzido para o CPP e o CPFm sob a administração de psilocibina. Essas duas áreas são consideradas os principais nós da DMN.[49] Um estudo sobre os efeitos do LSD demonstrou que a droga dessincroniza a atividade cerebral na DMN; a atividade das regiões do cérebro que constituem a DMN se torna menos correlacionada.[50]
  • Estimulação cerebral profunda - Alterações na atividade cerebral com estimulação cerebral profunda podem ser usadas para equilibrar as redes de estado em repouso.[51]
  • Psicoterapia - No TEPT, as anormalidades na rede de modo padrão normalizam em indivíduos que respondem a intervenções de psicoterapia.[52][53]
  • Antidepressivos - Alterações na conectividade da DMN são reduzidas após o tratamento com medicamentos antidepressivos no TEPT.

Crítica editar

Alguns argumentaram que as áreas do cérebro na rede de modo padrão só aparecem juntas por causa do acoplamento vascular de grandes artérias e veias no cérebro perto dessas áreas, não porque essas áreas estejam realmente funcionalmente conectadas umas às outras. O suporte para esse argumento vem de estudos que mostram que a mudança na respiração altera os níveis de oxigênio no sangue, que por sua vez afeta mais a DMN.[3] Esses estudos, no entanto, não explicam por que a DMN também pode ser identificado usando exames de PET medindo o metabolismo da glicose independente do acoplamento vascular e em estudos de eletrocorticografia[54] medindo a atividade elétrica na superfície do cérebro. Também na MEG, medindo-se campos magnéticos associados com a atividade eletrofisiológica do cérebro que contorna a resposta hemodinâmica.[55]

A ideia de uma "rede padrão" não é universalmente aceita.[56] Em 2007, o conceito de modo padrão foi criticado por não ser útil para entender a função cerebral, com base em uma hipótese mais simples: o cérebro em repouso efetua mais processamento do que o cérebro realizando determinadas tarefas "exigentes" e não há significado especial para a atividade intrínseca do cérebro em repouso.[57]

Ver também editar

Referências

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