A esquizofrenia, uma doença neurológica cerebral crônica, afeta milhões de pessoas em todo o mundo. Isso causa uma ruptura entre os pensamentos, sentimentos e comportamento de uma pessoa. Os sintomas incluem delírios, alucinações, dificuldade em processar pensamentos e uma falta geral de motivação. Pacientes com esquizofrenia apresentam maior taxa de suicídio e mais problemas de saúde do que a população em geral, além de menor expectativa de vida.

Não há cura para a esquizofrenia, mas a chave para tratá-la com mais eficácia é entender melhor como ela surge. E isso, segundo Ryuta Mizutani, professor de bioquímica aplicada da Universidade Tokai, no Japão, significa estudar a estrutura do tecido cerebral. Especificamente, significa comparar os tecidos cerebrais de pacientes com esquizofrenia com os de pessoas com boa saúde mental, para ver as diferenças o mais claramente possível.

“O tratamento atual para esquizofrenia é baseado em muitas hipóteses que não sabemos como confirmar”, disse Mizutani. “O primeiro passo é analisar o cérebro e ver como ele é constituído de forma diferente.”

Alta resolução

Para fazer isso, Mizutani e seus colegas de várias instituições internacionais coletaram oito pequenas amostras de tecido cerebral – quatro de cérebros saudáveis ​​e quatro de pacientes com esquizofrenia, todas coletadas post-mortem – e as trouxeram para a linha de luz 32-ID do Advanced Photon Source (APS), uma instalação do Escritório de Ciência do Departamento de Energia dos EUA no Laboratório Nacional Argonne, em Illinois.

No APS, a equipe usou poderosos raios X e óptica de alta resolução para capturar imagens tridimensionais desses tecidos. (Os pesquisadores coletaram imagens semelhantes na instalação de fonte de luz Super Photon Ring 8-GeV [SPring-8] no Japão.) A resolução da óptica de raios X usada no APS pode ser tão alta quanto 10 nanômetros. Isso é cerca de 700 vezes menor que a largura média de uma célula vermelha do sangue, e há 5 milhões dessas células em uma gota de sangue.

“Existem apenas alguns lugares no mundo onde você pode fazer essa pesquisa”, disse Mizutani. “Sem a análise 3D dos tecidos cerebrais, esse trabalho não seria possível.” O estudo foi publicado na revista “Translational Psychiatry”.

Segundo Vincent De Andrade, físico da Divisão de Ciência de Raios X do Argonne, capturar imagens em alta resolução é um desafio, já que os neurônios visualizados podem ter centímetros de comprimento. O neurônio é a unidade básica de trabalho do cérebro, uma célula do sistema nervoso que transmite informações a outras células para controlar as funções do corpo. O cérebro humano tem cerca de 100 bilhões desses neurônios, em vários tamanhos e formas.

Diferenças peculiares

“A amostra tem que se mover através do feixe de raios X para rastrear os neurônios através da amostra”, explicou De Andrade. “O campo de visão do nosso microscópio de raios X é de cerca de 50 mícrons, mais ou menos a largura de um cabelo humano, e você precisa seguir esses neurônios por vários milímetros.”

O que essas imagens mostraram é que as estruturas desses neurônios são exclusivamente diferentes em cada paciente com esquizofrenia. Segundo Mizutani, isso é uma evidência de que a doença está associada a tais estruturas. As imagens de neurônios saudáveis ​​eram relativamente semelhantes. Já os neurônios de pacientes com esquizofrenia mostravam muito mais desvios, tanto dos cérebros saudáveis ​​quanto entre si.

Mais estudos são necessários, disse Mizutani, para descobrir exatamente como as estruturas dos neurônios estão relacionadas ao aparecimento da doença e para desenvolver um tratamento que possa aliviar os efeitos da esquizofrenia. À medida que a tecnologia de raios X continua a melhorar – o APS, por exemplo, está programado para passar por uma grande atualização que aumentará seu brilho em até 500 vezes –, o mesmo acontecerá com as possibilidades para neurocientistas.

Avanços próximos

“A atualização do APS permitirá uma melhor sensibilidade e resolução para imagens, tornando o processo de mapeamento de neurônios no cérebro mais rápido e preciso”, disse De Andrade. “Precisaríamos de resoluções superiores a 10 nanômetros para capturar conexões sinápticas, que é o Santo Graal para um mapeamento abrangente de neurônios. Isso deve ser alcançado com a atualização.”

De Andrade também observou que, embora a microscopia eletrônica tenha sido usada para mapear o cérebro de pequenos animais – moscas-das-frutas, por exemplo –, essa técnica levaria muito tempo para criar imagens do cérebro de um animal maior, como um rato, quanto mais um cérebro humano completo. Raios X ultrabreves e de alta energia como os do APS, disse ele, podem acelerar o processo. Os avanços na tecnologia ajudarão os cientistas a obter uma imagem mais completa do tecido cerebral.

Para neurocientistas como Mizutani, o objetivo final é menos pessoas sofrendo de doenças cerebrais como a esquizofrenia.

“As diferenças na estrutura do cérebro entre pessoas saudáveis ​​e esquizofrênicas devem estar ligadas a transtornos mentais”, disse ele. “Precisamos encontrar uma maneira de tornar as pessoas saudáveis.”