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O cérebro humano é um local dominante para o metabolismo de energia no corpo. A contração e o relaxamento intrínsecos das paredes vasculares, também conhecidos como "vasomoção", são responsáveis ​​pela atividade metabólica e hemodinâmica no cérebro humano. Distúrbios na vasomoção estão associados a condições neurológicas, como aterosclerose, doença de Alzheimer, doença de Parkinson e acidente vascular cerebral. Uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes às atividades hemodinâmicas e metabólicas no metabolismo cerebral humano pode ajudar a avançar na aplicação da neuromodulação para melhorar o funcionamento cognitivo em pessoas com ou sem distúrbios neurológicos.

A fotobiomodulação transcraniana (tPBM) é uma forma emergente de terapia de luz que usa lasers de baixa intensidade ou LEDs que emitem luz infravermelha próxima para estimular o cérebro e aumentar sua atividade. Uma abordagem promissora, tPBM está atualmente sendo explorada como uma terapia potencial para várias condições neurológicas. No entanto, ainda está em seus estágios iniciais de desenvolvimento, com pesquisadores trabalhando na otimização de fatores como intensidade da luz, comprimento de onda e duração do tratamento para alcançar o melhor resultado possível.

A professora Hanli Liu e seus colegas da Universidade do Texas em Arlington, EUA, examinaram os efeitos específicos do tPBM na hemodinâmica (relacionada ao fluxo sanguíneo) e na atividade metabólica do córtex pré-frontal, uma região do cérebro envolvida na função cognitiva . Em seu estudo recente publicado na Neurophotonics, eles avançaram mostrando que as atividades hemodinâmicas e metabólicas do córtex pré-frontal em repouso são de fato moduladas significativamente pelo tPBM.

Neste estudo, os pesquisadores inscreveram 26 adultos jovens saudáveis ​​em sessões de tPBM, durante as quais foram submetidos a cinco diferentes condições de estimulação. Cada participante recebeu um tratamento de 8 minutos com luz de 800 nm e 850 nm na testa direita (R800, R850) e luz de 800 nm na testa esquerda (L800). Eles também receberam duas intervenções simuladas (placebo) na testa esquerda e direita para análise de controle. Óculos de proteção a laser foram fornecidos para proteger os olhos dos participantes durante o tratamento.

Logo antes e depois do tratamento tPBM de 8 minutos, sondas de detecção de espectroscopia de infravermelho próximo de banda larga de 2 canais (2-bbNIRS) foram colocadas em cada lado da testa do participante. Essa configuração ajudou os pesquisadores a capturar e medir os efeitos do tratamento e as mudanças na atividade cerebral antes e depois da estimulação com base nas propriedades de absorção e dispersão do tecido cerebral. Os dados medidos foram então convertidos em sinais para representar as atividades hemodinâmicas e metabólicas em diferentes regiões do cérebro.

Os pesquisadores observaram diferenças significativas na resposta do cérebro nas bandas de oscilação infra-lenta (ISO) – faixas de frequência de oscilações rítmicas nos vasos sanguíneos que ocorrem independentemente do batimento cardíaco – após o tratamento com tPBM. Diferentes oscilações da banda ISO, categorizadas como componentes endógenos (E), miogênicos (M) e neurogênicos (N), representam a camada endotelial interna e a camada externa de músculo liso dos vasos sanguíneos, bem como elementos relacionados aos nervos dentro dos tecidos , respectivamente.

Em geral, os vasomovimentos em diferentes regiões do cérebro, como a testa bilateral, são sincronizados devido ao batimento cardíaco unificado ou ao movimento cardíaco. Os pesquisadores descobriram que todas as três condições tPBM resultaram na redução da sincronização entre o metabolismo bilateral na banda N e as atividades hemodinâmicas bilaterais na banda M do ISO. No entanto, o R800 aumentou significativamente a conectividade ou sincronização hemodinâmica e metabólica bilateral na banda E.

Ao examinar o acoplamento entre as atividades hemodinâmicas e metabólicas em cada lado do córtex pré-frontal, eles descobriram ainda que todas as três condições de estimulação aumentaram o acoplamento hemodinâmico-metabólico na banda E apenas no lado tPBM, não no lado oposto. Além disso, tanto o R800 quanto o L800 levaram a um aumento do acoplamento hemodinâmico-metabólico na banda M também no lado da estimulação.