O Grupo de Investigação em Materiais Fibrosos (FMRG) da Escola de Engenharia da Universidade do Minho está a desenvolver um modelo cerebral à base de fibras, que ajudará a detetar e tratar doenças do sistema nervoso central.
Esta pesquisa, liderada pela Universidade de Pittsburgh, no nordeste dos EUA, tem como objetivo ajudar os 50 milhões de vítimas anuais de traumatismos crânio-encefálicos e os 30 milhões de novos doentes de Alzheimer a cada ano, entre outros.
Os traumatismos cerebrais resultam sobretudo de acidentes rodoviários, além de agressões físicas, quedas ou lesões por arma de fogo. Nesse impacto dá-se a rutura dos axónios, que são as fibras dos neurónios condutoras dos impulsos elétricos para todas as partes do corpo. Esta rutura gera danos pontuais ou permanentes a nível cognitivo e físico para o paciente. Os métodos de diagnóstico existentes (ressonância magnética, tensor por difusão, tomografia axial computorizada – TAC) detetam a localização e gravidade destas lesões apenas em 30% dos casos, impedindo a avaliação e recuperação esperada dos doentes.
Em Pittsburgh, o cientista Walter Schneider inventou uma promissora técnica de imagiologia com maior resolução, a high-definition fiber tractography (HDFT). A partir do movimento das moléculas de água que estão no interior dos axónios, extrapola uma imagem tridimensional em alta definição das estruturas fibrosas do cérebro. A resolução de dois milímetros das áreas afetadas é quase como observar um osso partido na radiografia. A HDTF permite até mapear gliomas (tumores de células que nutrem os neurónios) ou desordens na base do autismo e de doenças degenerativas como Parkinson.
Milhões de fibras conectadas entre si
Antes desta nova técnica ser aplicada à prática clínica, é preciso testar, calibrar e validar com perfeição. O problema é haver modelos do cérebro humano ("fantomas"), computacionais ou físicos, que se aproximem com o realismo suficiente. Walter Schneider abordou inúmeros grupos de pesquisa no mundo.
O grupo da UMinho, coordenado por Raúl Fangueiro, "foi o único com a capacidade e o interesse à altura do desafio", diz o comunicado da instituição. O Grupo de Investigação em Materiais Fibrosos espera ter dentro de dois anos um cérebro artificial de estruturas de fibras ocas que replicam os axónios e as suas ligações, servindo assim de referência para calibrar a técnica norte-americana de tractografia de alta definição e ajudando à deteção precoce de danos quase impercetíveis pelos meios atuais.
"Com este modelo aprovado, os ganhos serão assinaláveis, com enorme impacto socioeconómico e na saúde pública", realça em comunicado Catarina Guise, que desenvolve a investigação no FMRG, no âmbito do seu doutoramento "Development of fibrous structures for brain phantoms".
Os axónios são formados por microtubos, aproximando-se a fibras ocas unidas. Este foi o ponto de partida para se criar na UMinho um "fantoma" com materiais fibrosos, produzidos por extrusão. As fieiras têm perfil especial, regulando as dimensões do orifício oco e o número de cavidades. O diâmetro tem 10 a 35 micrómetros (um quinto da espessura do cabelo humano) e deve permitir observar o comportamento de difusão no interior das fibras.
Como o sistema nervoso central tem diferentes regiões e configurações, há também técnicas de entrançamento e tecelagem estreita, salvaguardando aspetos como a restrição ou não do movimento das moléculas de água consoante as áreas brancas ou cinzentas do cérebro.
