Imagens cerebrais revelam dois tipos distintos de autismo
Uma equipe internacional de cientistas descobriu evidências de que o autismo pode incluir pelo menos dois subtipos biológicos distintos, cada um definido por um padrão diferente de comunicação cerebral. Um subtipo apresenta níveis incomuns de conectividade elevados entre as regiões do cérebro, enquanto o outro mostra conectividade reduzida. Essa descoberta pode ajudar a abrir caminho para abordagens mais personalizadas no diagnóstico, cuidado e tratamento do autismo.
O estudo foi liderado por pesquisadores do Istituto Italiano di Tecnologia (IIT – Instituto Italiano de Tecnologia) em Rovereto, Itália, e do Child Mind Institute em Nova York, com contribuições adicionais da Universidade de Trento. Os resultados foram publicados na revista Nature Neuroscience.
Conectividade Cerebral Revela Subtipos Ocultos de Autismo
A pesquisa foi coordenada por Alessandro Gozzi, PhD, diretor do Centro de Neuociência e Sistemas Cognitivos (CNCS) do IIT, e Adriana Di Martino, MD, diretora fundadora do Centro de Autismo do Child Mind Institute.
De acordo com os pesquisadores, esse é o primeiro grande esforço para conectar sistematicamente os padrões observados na imagem cerebral humana (por meio de fMRI) com suas causas biológicas subjacentes, utilizando modelos de camundongos. Ao vincular padrões específicos de conectividade cerebral a processos moleculares distintos, o trabalho fornece uma base para futuras estratégias de medicina de precisão no autismo.
Para realizar o estudo, a equipe avaliou a conectividade funcional do cérebro em 20 diferentes modelos de camundongos e analisou imagens cerebrais de 940 crianças e jovens adultos com autismo. Esses resultados foram comparados com imagens de mais de 1.000 indivíduos neurotípicos.
A análise revelou dois subtipos de autismo consistentes. Um apresentou comunicação reduzida entre as regiões do cérebro, conhecida como hipoconectividade, e estava associada a vias sinápticas. O segundo exibiu comunicação aumentada entre as regiões do cérebro, denominada hiperinconectividade, e estava vinculada a sistemas biológicos relacionados ao sistema imunológico. Juntas, essas duas categorias representaram cerca de 25% dos indivíduos com autismo incluídos no estudo.
“Por décadas, observamos uma enorme variabilidade na manifestação do autismo, mas não tínhamos evidências diretas de que essas diferenças refletissem biologia subjacente distinta”, disse Dr. Alessandro Gozzi, do Instituto Italiano de Tecnologia. “Nossa abordagem nos permitiu isolar fatores genéticos e imunológicos específicos e, em seguida, traduzir essas assinaturas para imagens do cérebro humano, mostrando que diferentes padrões de conectividade codificam diferentes caminhos mecanicistas subjacentes ao autismo.”
Modelos de Camundongos Oferecem Pistas Biológicas
Os pesquisadores combinaram dados de imagem cerebral com análises genéticas e bioquímicas em camundongos. Isso lhes permitiu conectar padrões específicos de conectividade cerebral com mudanças ocorrendo em nível celular.
Seu trabalho demonstrou como mecanismos moleculares envolvendo sinapses e o sistema imunológico podem produzir padrões de conectividade distintos que podem ser detectados por meio de fMRI. Esses achados possibilitaram à equipe estabelecer assinaturas biológicas de referência em camundongos e procurar padrões semelhantes em imagens cerebrais humanas.
“Os modelos de camundongos nos deram uma ‘Pedra de Rosetta’ biológica”, afirmou Dr. Adriana Di Martino do Child Mind Institute. “Pudemos ver quais vias biológicas impulsionam quais assinaturas de conectividade e, em seguida, procurar esses mesmos padrões em humanos.”
Imagens Cerebrais Humanas Confirmam os Resultados
Os dados de imagem humana provinham da Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), uma grande iniciativa internacional de neuroimagem cofundada pela Dra. Di Martino, que combina conjuntos de dados de centros de pesquisa ao redor do mundo, bem como do Child Mind Institute.
Quando os pesquisadores analisaram os dados humanos, encontraram os mesmos padrões de hiperinconectividade e hipoconectividade identificados nos modelos de camundongos.
Análises adicionais da expressão gênica fortaleceram os achados. As regiões cerebrais associadas à hipoconectividade mostraram enriquecimento de genes sinápticos, enquanto as regiões hiperconectadas foram enriquecidas para genes relacionados ao sistema imunológico. Esses resultados corresponderam de perto aos mecanismos biológicos observados nos estudos com camundongos.
Importante, os mesmos subtipos apareceram consistentemente em múltiplos conjuntos de dados independentes, demonstrando que os achados eram reproduzíveis.
“Encontrar os mesmos subtipos reproduzíveis em dezenas de locais de pesquisa independentes foi uma validação crítica”, acrescentou Dr. Gozzi.
Rumo a um Cuidado Mais Personalizado para o Autismo
Os dois subtipos também apresentaram diferenças na organização geral do cérebro e mostraram diferenças modestas em avaliações padrão de autismo. Indivíduos no grupo de hiperinconectividade tendiam a pontuar um pouco mais alto em medidas de gravidade do autismo.
“Marcadores biológicos baseados no cérebro revelam distinções que as avaliações comportamentais atuais não capturam completamente”, observou Dr. Di Martino.
Os pesquisadores alertam que esses dois padrões de conectividade provavelmente representam apenas uma parte da diversidade biológica do autismo. Eles acreditam que subtipos adicionais podem surgir à medida que conjuntos de dados maiores se tornem disponíveis e os métodos analíticos continuem a melhorar.
O estudo foi apoiado por meio de uma colaboração internacional coordenada pelo Instituto Italiano de Tecnologia e pelo Child Mind Institute. O financiamento foi fornecido pela Simons Foundation Autism Research Initiative, pelo Conselho Europeu de Pesquisa através dos projetos #DISCONN e #BRAINAMICS, pela Brain and Behavior Foundation, pela Fondazione Telethon e pelo Instituto Nacional de Saúde Mental dos EUA.
