Novas pesquisas indicam que a organização estrutural do cérebro humano não se desenvolve de forma contínua e linear, mas progride por meio de cinco fases distintas, separadas por pontos de virada específicos. Ao analisar exames cerebrais de milhares de pessoas — desde bebês até indivíduos com 90 anos — cientistas identificaram mudanças significativas na arquitetura neural que ocorrem aproximadamente aos nove, 32, 66 e 83 anos de idade.
Esses achados, publicados na revista Nature Communications, oferecem um novo modelo para compreender como o cérebro se reorganiza ao longo da vida humana e sugerem que a chamada “adolescência estrutural” pode se estender até a terceira década de vida. Pesquisas anteriores já haviam estabelecido que a estrutura e a função cerebral mudam com o envelhecimento. No entanto, muitos desses estudos focaram apenas em janelas específicas do desenvolvimento, como a primeira infância ou a velhice, em vez de analisar todo o curso da vida. Quando faixas etárias mais amplas eram examinadas, geralmente se partia do pressuposto de trajetórias suaves e graduais, como um pico na vida adulta seguido de um declínio constante.
Os autores do novo estudo argumentam que essas abordagens podem deixar de captar mudanças complexas e não lineares na organização do cérebro. Ao mapear essas transformações estruturais ao longo de toda a vida, a equipe buscou criar uma referência do que seria um desenvolvimento típico. Segundo a autora do estudo, Alexa Mousley, pesquisadora de pós-doutorado da Universidade de Cambridge, sabe-se que o cérebro muda suas conexões ao longo da vida, mas ainda havia pouca clareza sobre os padrões gerais dessas mudanças. Essa informação é crucial, pois a forma como o cérebro é conectado está relacionada ao neurodesenvolvimento, aos transtornos de saúde mental e às condições neurológicas. Conhecer o que se espera que o cérebro esteja fazendo em determinados momentos pode ajudar a compreender em que idades ele é mais eficiente ou mais vulnerável. Como exemplo, cerca de dois terços das pessoas que desenvolverão algum transtorno mental o fazem antes dos 25 anos.
Para construir essa trajetória ao longo da vida, os pesquisadores reuniram dados de nove conjuntos distintos de neuroimagem, totalizando 4.216 indivíduos com idades entre zero e 90 anos. Desse grupo, foram analisados 3.802 exames de indivíduos neurotípicos para estabelecer um modelo padrão de desenvolvimento. A equipe utilizou imagens por difusão, um tipo de ressonância magnética que rastreia o movimento das moléculas de água no tecido cerebral, permitindo mapear os tratos de substância branca, responsáveis por conectar diferentes regiões do cérebro.
Em seguida, os pesquisadores aplicaram a teoria dos grafos para analisar a organização dessas redes cerebrais, calculando doze métricas específicas para descrever a topologia do cérebro, ou seja, a forma como as partes da rede estão organizadas e conectadas. Entre as métricas principais estavam a eficiência global, que mede a facilidade com que a informação circula por toda a rede, e a modularidade, que avalia o quão bem o cérebro se divide em comunidades especializadas e relativamente independentes.
Para interpretar esse grande volume de dados, foi utilizada uma técnica de aprendizado de máquina chamada UMAP, que projeta informações complexas em um espaço de menor dimensão, facilitando a visualização de padrões e trajetórias. A partir dessas projeções, os pesquisadores desenvolveram um algoritmo capaz de identificar pontos de virada — idades em que a trajetória do desenvolvimento cerebral muda de forma significativa, marcando a transição entre diferentes fases organizacionais.
A análise revelou quatro grandes pontos de virada ao longo da vida, aproximadamente aos nove, 32, 66 e 83 anos, delimitando cinco épocas distintas de desenvolvimento estrutural. A primeira fase vai do nascimento até os nove anos e corresponde a um período de rápidas mudanças no volume cerebral e de consolidação das redes neurais. Na infância, o cérebro produz um excesso de sinapses, que depois são podadas para eliminar conexões fracas ou desnecessárias. Nessa fase, a eficiência topológica diminui enquanto a segregação local aumenta. O ponto de virada aos nove anos coincide com o início típico da puberdade e com avanços cognitivos importantes.
A segunda fase, dos nove aos 32 anos, representa um período prolongado de “adolescência” do ponto de vista estrutural. Nesse estágio, o cérebro prioriza o aumento da integração das redes. As conexões tornam-se mais eficientes, permitindo comunicação rápida entre regiões distantes, e observa-se um aumento da chamada “small-worldness”, característica de redes que são altamente agrupadas localmente e, ao mesmo tempo, bem conectadas globalmente. O ponto de virada aos 32 anos foi o mais marcante de toda a vida, sinalizando o fim do período de aumento da eficiência e a transição para uma nova trajetória.
A terceira fase se estende dos 32 aos 66 anos, abrangendo a maior parte da vida adulta. Diferentemente das mudanças rápidas anteriores, esse período é marcado por relativa estabilidade e por um platô na integração das redes. A tendência dominante é o aumento da segregação, com regiões cerebrais tornando-se mais compartimentalizadas. Esse padrão está de acordo com pesquisas psicológicas que indicam que a personalidade e a inteligência fluida tendem a se estabilizar na meia-idade.
A quarta fase ocorre dos 66 aos 83 anos, sendo caracterizada como envelhecimento inicial. O ponto de virada aos 66 anos coincide com o surgimento mais frequente de condições de saúde associadas à idade, como a hipertensão, que podem afetar o cérebro. Nesse período, observa-se um declínio da integridade das redes construídas ao longo da vida, com uma tendência à simplificação da estrutura cerebral, frequentemente associada à degeneração da substância branca.
A última fase começa aos 83 anos e vai até os 90, limite da amostra estudada. Esse envelhecimento tardio é marcado por reduções adicionais na conectividade global. A topologia cerebral muda de tal forma que a importância de nós individuais da rede se torna mais relevante do que as conexões globais. Os pesquisadores observaram que, nessa fase final, a relação entre idade e organização topológica parece enfraquecer, embora o número de participantes nessa faixa etária tenha sido menor.
Um dos resultados mais notáveis do estudo é a correspondência entre esses pontos de virada estruturais e marcos biológicos e sociais importantes. A mudança aos nove anos coincide com o início das alterações hormonais da puberdade e com maior vulnerabilidade a problemas de saúde mental. O ponto de virada aos 32 anos se alinha ao fim do crescimento da substância branca e ao pico de certas capacidades físicas. Já a mudança aos 66 anos coincide com a idade de aposentadoria em muitas sociedades e com o aumento da prevalência de declínio cognitivo.
Segundo Mousley, o cérebro se desenvolve de forma não linear, passando por fases em que muda de maneira diferente em relação a outros períodos da vida. Apesar de fornecer uma visão abrangente das tendências populacionais, o estudo apresenta limitações. Ele utilizou dados transversais, comparando pessoas diferentes em idades distintas, e não acompanhou os mesmos indivíduos ao longo do tempo. Assim, não é possível afirmar se todos seguem exatamente as mesmas trajetórias ou se os pontos de virada variam de pessoa para pessoa.
Além disso, o estudo focou exclusivamente na estrutura cerebral. Os resultados descrevem mudanças no “hardware” neural, mas não medem diretamente comportamento, maturidade ou capacidade cognitiva. A extensão da fase estrutural semelhante à adolescência até os 32 anos não significa que pessoas nessa faixa etária se comportem como adolescentes, mas sim que suas redes cerebrais ainda estão se otimizando em termos de eficiência, de forma semelhante ao que ocorre em adultos mais jovens. A autora ressalta que o estudo analisou apenas mudanças na arquitetura cerebral e não permite conclusões sobre comportamento ou cognição.
Os pesquisadores sugerem que estudos futuros utilizem dados longitudinais para validar essas trajetórias em nível individual. Além disso, investigar como esses pontos de virada topológicos diferem em pessoas com transtornos do neurodesenvolvimento ou condições de saúde mental pode trazer novos insights sobre as bases biológicas desses desafios. O estudo intitulado “Topological turning points across the human lifespan” foi assinado por Alexa Mousley, Richard A. I. Bethlehem, Fang-Cheng Yeh e Duncan E. Astle.
