100 anos de eletroencefalografia, o exame que revolucionou a neurociência

Descoberta do EEG

Em 6 de julho de 1924, o psiquiatra Hans Berger realizou o primeiro registro de EEG em um ser humano, um garoto de 17 anos submetido a uma neurocirurgia. Na época, Berger e outros pesquisadores estavam realizando registros elétricos em cérebros de animais.

O que diferenciava Berger era sua obsessão em encontrar a base física do que ele chamava de "energia psíquica", ou esforço mental, nas pessoas. Por meio de uma série de experimentos realizados no início de sua carreira, Berger mediu o volume e a temperatura do cérebro para estudar as mudanças nos processos mentais, como trabalho intelectual, atenção e desejo.

Em seguida, ele passou a registrar a atividade elétrica. Embora tenha registrado os primeiros traços de EEG no cérebro humano em 1924, ele não publicou os resultados até 1929. Esses cinco anos intermediários foram uma fase tortuosa de dúvidas sobre a fonte do sinal de EEG no cérebro e de refinamento da configuração experimental. Berger registrou centenas de EEGs em vários indivíduos, incluindo seus próprios filhos, com sucessos e retrocessos experimentais.

Dois traços de EEG, o superior com ritmo mais irregular do que o inferior. Hans Berger/Über das Elektrenkephalogramm des Menchen. Archives für Psychiatrie. 1929; 87:527-70 via Wikimedia Commons

Finalmente convencido de seus resultados, ele publicou uma série de artigos na revista Archiv für Psychiatrie e tinha esperanças de ganhar um Prêmio Nobel. Infelizmente, a comunidade científica duvidou de seus resultados e passaram-se anos até que alguém começasse a usar o EEG em suas próprias pesquisas.

Berger acabou sendo indicado para o Prêmio Nobel em 1940. Mas os prêmios Nobel não foram concedidos naquele ano em nenhuma categoria devido à Segunda Guerra Mundial e à ocupação da Noruega pela Alemanha.

Oscilações neurais

Quando muitos neurônios estão ativos ao mesmo tempo, eles produzem um sinal elétrico forte o suficiente para se espalhar instantaneamente pelo tecido condutor do cérebro, crânio e couro cabeludo. Os eletrodos de EEG colocados na cabeça podem registrar esses sinais elétricos.

Desde a descoberta do EEG, os pesquisadores demonstraram que a atividade neural oscila em frequências específicas. Em seus registros iniciais de EEG em 1924, Berger observou a predominância da atividade oscilatória que ocorria de oito a 12 vezes por segundo, ou 8 a 12 hertz, denominada oscilações alfa. Desde a descoberta dos ritmos alfa, houve muitas tentativas de entender como e por que os neurônios oscilam.

Acredita-se que as oscilações neurais sejam importantes para a comunicação eficaz entre regiões especializadas do cérebro. Por exemplo, as oscilações teta que ocorrem entre 4 e 8 hertz são importantes para a comunicação entre as regiões do cérebro envolvidas na codificação e recuperação da memória em animais e seres humanos.

Os pesquisadores então examinaram se poderiam alterar as oscilações neurais e, portanto, afetar a forma como os neurônios conversam entre si. Estudos demonstraram que muitos métodos comportamentais e não invasivos podem alterar as oscilações neurais e levar a mudanças no desempenho cognitivo. O envolvimento em atividades mentais específicas pode induzir oscilações neurais nas frequências usadas por essas atividades mentais. Por exemplo, pesquisa de minha equipe descobriu que a meditação da atenção plena (mindfulness) pode aumentar a frequência teta das oscilações e melhorar a recuperação da memória.

Métodos não invasivos de estimulação cerebral também podem ter como alvo estas frequências de interesse. Outra pesquisa em andamento da minha equipe descobriu que a estimulação cerebral na frequência teta pode levar a uma melhor recuperação da memória.

O EEG também levou a grandes descobertas sobre como o cérebro processa informações em muitos outros domínios cognitivos, inclusive como as pessoas percebem o mundo ao seu redor, como concentram sua atenção, como se comunicam por meio da linguagem e como processam as emoções.

Diagnóstico e tratamento de distúrbios

Atualmente, o EEG é comumente usado para diagnosticar distúrbios do sono e epilepsia e para orientar tratamentos de distúrbios cerebrais.

Os cientistas estão usando o EEG para verificar se a memória pode ser melhorada com a estimulação cerebral não invasiva. Embora a pesquisa ainda esteja em seu início, houve alguns resultados promissores. Por exemplo, um estudo descobriu que a estimulação cerebral não invasiva na frequência gama - 25 hertz - melhorou a memória e a transmissão de neurotransmissores na doença de Alzheimer.

Um novo tipo de estimulação cerebral não invasiva chamada interferência temporal usa duas frequências altas para causar atividade neural igual à diferença entre as frequências de estimulação. As altas frequências podem penetrar melhor no cérebro e atingir a área-alvo. Recentemente, os pesquisadores testaram esse método em pessoas usando 2.000 hertz e 2.005 hertz para enviar uma frequência teta de 5 hertz a uma região cerebral importante para a memória, o hipocampo. Isso levou a melhorias em lembrar o nome associado a um rosto.

Embora esses resultados sejam promissores, são necessárias mais pesquisas para entender o papel exato que as oscilações neurais desempenham na cognição, e se alterá-las pode levar a um aprimoramento cognitivo duradouro.

O futuro do EEG

O aniversário de 100 anos do EEG oferece uma oportunidade de considerar o que ele nos ensinou sobre a função cerebral e o que essa técnica pode fazer no futuro. O que será possível nos próximos 100 anos de EEG?

Alguns pesquisadores, inclusive eu, preveem que usaremos o EEG para diagnosticar e criar tratamentos direcionados para distúrbios cerebrais. Outros preveem que um EEG acessível e vestível será amplamente utilizado para aprimorar a função cognitiva em casa ou será perfeitamente integrado a aplicativos de realidade virtual. As possibilidades são vastas.

Artigo atualizado para remover a referência a uma pesquisa que ainda não foi publicada

Erika Nyhus, Associate Professor of Psychology and Neuroscience, Bowdoin College

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