Seu cérebro está brilhando e os cientistas não conseguem descobrir por que
Os pesquisadores mediram o brilho fraco do cérebro pela primeira vez, sugerindo um papel potencial de “biofótons” na cognição
Christoph Burgstedt/Science Photo Library/Getty Images
A vida, na maioria das vezes, é banhada na luz. O Sol mergulha o planeta em energia que apóia a grande maioria dos ecossistemas que chamam de lar da Terra.
Mas a vida também gera sua própria luz-e não apenas a bioluminescência de vermes e os pescadores com cabeça de luminária ou a radiação produzida pelo calor. Em um fenômeno, os cientistas se referem a emissões de fótons ultraweak (UPES), os tecidos vivos emitem uma corrente contínua de luz de baixa intensidade ou biofótons. Os cientistas pensam que essa luz vem das reações biomoleculares que geram energia, que criam fótons como subprodutos. Quanto mais energia um tecido queima, mais luz ela transmite – o que significa, dos tecidos do nosso corpo, nosso cérebro deve brilhar mais brilhante de todos.
Em um novo estudo publicado na revista isciênciaos pesquisadores detectaram biofotons emitidos pelo cérebro humano de fora do crânio pela primeira vez. Além disso, as emissões de biofótons do cérebro mudaram quando os participantes alteraram entre diferentes tarefas cognitivas – embora a relação entre a atividade cerebral e as emissões de biofótone esteja longe de ser direta. Os autores do estudo acham que isso pode estar sugerindo um papel mais profundo que essas partículas de luz podem estar desempenhando no cérebro.
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Em algum nível, toda a matéria emite fótons. Isso ocorre porque tudo tem uma temperatura acima de zero absoluto e irradia fótons como calor, geralmente com comprimentos de onda mais longos (luz infravermelha) do que pode ser visto com nossos olhos. UPES são ordens de magnitude mais intensas que essa radiação térmica, com comprimentos de onda na faixa de luz visível ou quase visível do espectro eletromagnético. Como as células vivas geram energia através do metabolismo, elas criam moléculas de oxigênio com elétrons excitados como subprodutos. Quando esses elétrons elaborados retornam a um estado de energia mais baixa, eles emitem fótons através de um processo chamado decaimento radiativo.
Pesquisadores que estudam tecidos biológicos, incluindo neurônios em placas de Petri, podem detectar isso como um fluxo fraco, mas contínuo de luz – de alguns fótons a várias centenas de fótons por centímetro quadrado a cada segundo. “Escalando isso para os seres humanos, queríamos saber se esses fótons poderiam estar envolvidos em algum processamento ou propagação de informações (no cérebro)”, diz o autor sênior Nirosha Murugan, biofísico da Universidade Wilfrid Laurier, em Ontário.
Os cientistas propõem que os biofótonos desempenhem um papel na comunicação celular há pelo menos um século. Em 1923, Alexander Gurwitsch conduziu experimentos, onde mostrou que as barreiras bloqueadas por fótons colocadas entre raízes de cebola poderiam impedir que a planta cresça. Nas últimas décadas, um punhado de estudos acrescentou peso ao possível papel que os biofótonos desempenham na comunicação celular, o que influencia o crescimento e o desenvolvimento de um organismo.
Com este trabalho em mente, Murugan e sua equipe queriam ver se poderiam detectar dicas desse fenômeno no nível do cérebro humano. Primeiro, eles precisavam ver se poderiam medir a UPES emitida por um cérebro que trabalha de fora do crânio. Em uma sala escurecida, 20 participantes usavam tampas de cabeça cravejadas com eletrodos de eletroencefalografia (EEG) para medir a atividade elétrica do cérebro. Tubos amplificadores de fótons para detectar UPES foram posicionados em volta da cabeça. Os detectores de fótons foram agrupados em duas regiões do cérebro: os lobos occipitais na parte de trás do cérebro, responsáveis pelo processamento visual e lobos temporais em cada lado do cérebro, responsáveis pelo processamento auditivo. Para distinguir as UPES cerebrais dos níveis de fundo de fótons na sala, a equipe também criou detectores UPE separados para longe dos participantes.
“A primeira descoberta é que os fótons estão saindo da cabeça – parada cheia. É independente, não é espúrio, não é aleatório”, diz Murugan.
Em seguida, ela queria ver se a intensidade dessas emissões mudaria dependendo do tipo de tarefa cognitiva que as pessoas estavam executando. Como o cérebro é um órgão metabolicamente caro, ela argumentou que a intensidade da UPE deveria aumentar quando as pessoas estavam envolvidas em tarefas que exigiam mais energia, como o processamento visual. Isso é aproximadamente o que acontece com os neurônios em um prato – mais atividade neural significa mais emissões UPE.
Mas, embora os biofótons provenientes das cabeças dos participantes possam ser facilmente distinguidos dos níveis de fundo de fótons na sala, o aumento da atividade do EEG em uma determinada região do cérebro não resultou em níveis mais altos de biofótons capturados pelo detector mais próximo. Claramente, algo muda quando você se move de algumas células em uma placa de Petri para um cérebro vivo. “Talvez (UPES) não esteja sendo escolhido pelo nosso detector porque eles podem estar sendo usados ou absorvidos ou espalhados pelo cérebro”, sugere Murugan. Os pesquisadores descobriram, no entanto, que as mudanças nos sinais da UPE ocorreram apenas quando os participantes mudaram de tarefas cognitivas, como abrir ou fechar os olhos, sugerindo algum vínculo entre o processamento cerebral e os biofótonos que emite.
Isso deixa os pesquisadores com mais perguntas do que respostas sobre o que esses ups estão fazendo no cérebro. “Eu acho que essa é uma abordagem muito intrigante e potencialmente inovadora (para medir a atividade cerebral, no entanto), ainda existem muitas incertezas que precisam ser exploradas”, diz Michael Gramlich, biofísico da Universidade de Auburn, que não esteve envolvido no novo estudo. “A questão essencial a ser abordada”, diz ele, é se “os UPES são um mecanismo ativo para alterar os processos cognitivos ou se os UPES simplesmente reforçam os mecanismos mais tradicionais de cognição”.
Daniel Remondini, biofísico da Universidade de Bolonha, na Itália, aponta para outra questão em aberto: “Até onde esses fótons podem viajar dentro da matéria biológica?” A resposta pode lançar alguma luz sobre a falta de uma relação clara entre a atividade cerebral e a detecção de fótons em diferentes regiões, diz ele.
Para responder a essas novas perguntas, Murugan e sua equipe querem usar matrizes de sensores mais precisos para descobrir de onde vêm o cérebro que esses fótons estão vindo. Cientistas da Universidade de Rochester também estão desenvolvendo sondas em nanoescala para determinar se as fibras nervosas podem transmitir biofótons.
Mesmo que o brilho constante do nosso cérebro não desempenhe um papel na forma como funciona, a técnica de medir os biofótons ao lado de sinais elétricos – que Murugan e seus colegas chamam de fotoencefalografia – ainda poderiam ser uma maneira útil de medir os estados cerebrais não invasivos. “Suspeito que a técnica se torne amplamente adotada nas próximas décadas, mesmo que a teoria de que os UPES apoiem a cognição provar não ser verdadeira”, diz Gramlich.