A anestesia geral é utilizada diariamente em cirurgias no mundo inteiro, mas ainda existem perguntas fundamentais sobre o que exatamente acontece no cérebro quando uma pessoa perde a consciência sob o efeito desses medicamentos.
Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) conseguiram reproduzir em laboratório algumas das principais alterações elétricas associadas à anestesia utilizando modelos tridimensionais produzidos com células humanas.
As estruturas, conhecidas como assembloides cerebrais, foram expostas ao propofol, um dos anestésicos mais utilizados na medicina. Depois disso, começaram a apresentar grandes ondas elétricas lentas semelhantes às registradas no cérebro de pessoas sob anestesia geral.
Ao mesmo tempo, a atividade individual dos neurônios diminuiu. Essa combinação aparentemente contraditória, neurônios mais silenciosos, mas ondas coletivas maiores e mais sincronizadas, é uma das características marcantes do cérebro anestesiado.
O experimento também trouxe uma pista para uma discussão antiga na neurociência: os pesquisadores mostraram que um circuito relativamente simples formado por células do córtex humano já consegue produzir essas alterações, mesmo sem a presença do tálamo e de outras estruturas profundas do cérebro.
O estudo foi publicado no British Journal of Anaesthesia.
Não são cérebros em miniatura completos
Apesar do nome, os assembloides utilizados no estudo não são versões pequenas de um cérebro humano completo. Eles são modelos tridimensionais desenvolvidos para reproduzir determinadas características de circuitos cerebrais.
Os pesquisadores começam com células-tronco pluripotentes induzidas, conhecidas pela sigla iPSC. Essas células podem ser obtidas a partir de células adultas que são reprogramadas em laboratório para retornar a um estado semelhante ao das células-tronco. A partir delas, é possível induzir o desenvolvimento de diferentes tipos celulares.
No experimento da UCLA, os cientistas produziram organoides representando regiões diferentes do cérebro e depois os combinaram, formando os chamados assembloides.
O modelo reunia neurônios excitatórios, responsáveis por estimular a atividade de outras células; neurônios inibitórios, que ajudam a controlar essa atividade; e células gliais, que exercem diferentes funções de suporte e regulação no sistema nervoso.
Quando essas células se conectam, formam pequenos circuitos capazes de produzir atividade elétrica coordenada. Isso torna o modelo muito mais complexo do que simplesmente cultivar neurônios isolados sobre uma placa.
Propofol fez os neurônios ficarem mais silenciosos
O passo seguinte foi descobrir como esses circuitos reagiriam a um anestésico. Os pesquisadores utilizaram propofol, medicamento empregado para induzir e manter anestesia geral e sedação.
O estudo analisou assembloides expostos a uma concentração de 96 micromolar do medicamento e acompanhou a atividade elétrica utilizando técnicas como matrizes de microeletrodos e registros de potenciais de campo.
Depois da administração do propofol, a frequência com que neurônios individuais disparavam sinais elétricos diminuiu significativamente.
Até aí, o resultado fazia sentido: o anestésico reduz a atividade de diferentes circuitos nervosos. Mas, quando os pesquisadores observaram o comportamento do conjunto de células, encontraram algo que poderia parecer contraditório.
Enquanto cada neurônio disparava menos, a atividade coletiva ficava mais organizada e sincronizada.
Menos atividade pode produzir ondas maiores
Esse fenômeno também ocorre no cérebro humano. Quando uma pessoa está acordada, bilhões de neurônios estão realizando atividades diferentes simultaneamente.
Em um eletroencefalograma, essa enorme diversidade de sinais produz padrões relativamente rápidos e complexos. Sob anestesia geral, parte dessa diversidade desaparece.
Os neurônios ficam menos ativos individualmente, mas grupos cada vez maiores passam a oscilar de maneira coordenada. O resultado são ondas lentas e de grande amplitude, facilmente identificáveis em registros de EEG.
Daniel Toker, primeiro autor do estudo, compara o fenômeno a um estádio lotado. Se milhares de pessoas estiverem conversando ao mesmo tempo, um microfone registra principalmente um ruído confuso. Mas, se todos ficarem em silêncio e depois baterem palmas simultaneamente a cada poucos segundos, cada salva coletiva produzirá um sinal muito mais intenso.
Algo semelhante acontece com os neurônios durante a anestesia: eles passam a trabalhar menos individualmente, mas se tornam mais sincronizados. Foi justamente esse padrão que apareceu nos assembloides.
O pequeno circuito reproduziu uma assinatura da anestesia
Os pesquisadores detectaram um aumento nas oscilações lentas conhecidas como ondas delta, que apresentam frequências aproximadamente entre 0,1 e 4 hertz.
Ao mesmo tempo, medidas utilizadas para avaliar a complexidade da atividade neural diminuíram. Essa transição entre atividade mais complexa e um padrão lento e sincronizado é semelhante àquela observada em registros cerebrais durante estados de anestesia.
O resultado foi relevante porque os assembloides são muito mais simples do que um cérebro humano completo. Eles não possuem todas as regiões cerebrais nem reproduzem a complexidade das conexões existentes em uma pessoa.
Mesmo assim, conseguiram gerar algumas das principais características elétricas associadas ao efeito do anestésico.
Uma peça importante estava ausente: o tálamo
Durante muito tempo, uma das hipóteses para explicar as ondas lentas da anestesia envolvia fortemente o tálamo. Essa estrutura fica em uma região profunda do cérebro e funciona como uma espécie de centro de integração, recebendo e retransmitindo grande quantidade de informações para o córtex.
O tálamo e o córtex estão ligados por circuitos que influenciam ritmos cerebrais. Por isso, cientistas discutem até que ponto as alterações observadas durante a anestesia dependem dessa comunicação entre regiões profundas e o córtex.
Os assembloides utilizados pela equipe da UCLA, porém, não possuem tálamo. Mesmo assim, depois de receberem propofol, apresentaram o padrão de atividade lenta e sincronizada. Isso indica que pelo menos parte dessas alterações pode surgir dentro do próprio circuito cortical.
Não significa que o tálamo seja irrelevante para a anestesia em um cérebro real. O resultado mostra apenas que ele não é indispensável para gerar algumas das assinaturas elétricas observadas durante o estado anestésico.
Neurônios inibitórios foram essenciais
Os pesquisadores também fizeram experimentos para descobrir quais componentes do modelo eram necessários para produzir o efeito. Um deles envolveu os neurônios inibitórios.
Essas células reduzem a probabilidade de outros neurônios dispararem e utilizam, entre outros mecanismos, o neurotransmissor GABA.
O propofol age principalmente potencializando a atividade de receptores conhecidos como GABA-A, reforçando a inibição dentro dos circuitos cerebrais.
Quando os cientistas utilizaram modelos mais simples que não possuíam adequadamente esses neurônios inibitórios, as características elétricas associadas à anestesia não apareceram da mesma maneira.
A equipe também interferiu nos receptores envolvidos na ação do propofol e verificou que a resposta desaparecia. Esses resultados conectam duas escalas que os pesquisadores vêm tentando compreender há anos.
De um lado, já era conhecido o mecanismo molecular pelo qual anestésicos como o propofol interagem com receptores dos neurônios. Do outro, médicos sabem há décadas quais padrões aparecem no EEG de uma pessoa anestesiada.
O que faltava era um sistema experimental humano que ajudasse a mostrar como alterações em receptores e células individuais acabam produzindo grandes mudanças na atividade de toda uma rede neural.
Modelos podem facilitar experimentos impossíveis em pessoas
Esse é justamente um dos maiores interesses dos assembloides. Estudar anestesia diretamente no cérebro humano possui limitações evidentes.
É possível registrar atividade elétrica utilizando EEG ou, em algumas situações clínicas, eletrodos implantados, mas pesquisadores não podem manipular livremente células, genes e circuitos cerebrais de pacientes apenas para realizar experimentos.
Modelos animais permitem intervenções muito mais detalhadas, porém existem diferenças entre o cérebro de outras espécies e o humano.
Os assembloides ficam entre essas duas abordagens. Como são produzidos a partir de células humanas e construídos em laboratório, os pesquisadores podem alterar genes, retirar determinados tipos celulares, bloquear receptores e observar exatamente como a rede responde.
Segundo a equipe da UCLA, isso cria uma plataforma para investigar como mudanças em escala molecular acabam alterando os ritmos elétricos de redes inteiras.
Por que algumas pessoas precisam de mais anestésico?
Uma possível aplicação futura seria estudar diferenças individuais na resposta à anestesia. Pacientes não reagem exatamente da mesma maneira aos medicamentos.
Idade, condições de saúde, genética e outros fatores podem influenciar a quantidade necessária de anestésico e a forma como o cérebro responde.
Em casos raros, também pode ocorrer consciência intraoperatória, quando a pessoa recupera algum nível de percepção durante um procedimento apesar da administração de anestesia.
Como assembloides podem ser produzidos a partir de células de diferentes indivíduos, os pesquisadores levantam a possibilidade de utilizá-los para investigar por que determinadas pessoas apresentam maior ou menor sensibilidade a certos medicamentos.
Isso ainda é uma possibilidade de pesquisa, e não uma ferramenta clínica disponível.
O modelo também pode ajudar a estudar coma e epilepsia
Estados como coma, epilepsia e traumatismo craniano também provocam grandes mudanças na maneira como redes de neurônios geram e sincronizam atividade elétrica.
Se os assembloides conseguem alternar entre diferentes estados de atividade de maneira controlada, podem servir para investigar os mecanismos responsáveis por essas transições.
Ranmal Samarasinghe, autor sênior do estudo e professor de neurologia da UCLA, destaca justamente o potencial de utilizar esses modelos para estudar condições nas quais a dinâmica das redes cerebrais é profundamente alterada.
A própria equipe já trabalha com assembloides em pesquisas relacionadas à epilepsia e a distúrbios do desenvolvimento neurológico.
Mas eles não reproduzem um cérebro adulto completo
Os assembloides se parecem mais, em vários aspectos, com tecido cerebral humano em desenvolvimento do que com um cérebro adulto maduro.
Eles não possuem vasos sanguíneos completos, todas as regiões cerebrais ou a enorme quantidade de conexões existentes no sistema nervoso de uma pessoa.
Também não há evidência de que esses modelos estejam passando pela experiência subjetiva de estar “acordados” ou “anestesiados”.
O que os cientistas mediram foram padrões de atividade elétrica. Essa distinção é importante.
Reproduzir determinadas ondas associadas à anestesia não significa que um assembloide tenha consciência e depois a perca quando recebe propofol. O experimento investiga os mecanismos físicos responsáveis pela atividade das redes neurais.
A anestesia continua guardando mistérios
Medicamentos anestésicos são utilizados há mais de um século, e a anestesiologia moderna é extremamente segura quando aplicada adequadamente.
Mesmo assim, ainda não existe uma explicação completa para a maneira como diferentes anestésicos transformam a atividade de bilhões de neurônios e produzem estados de inconsciência.
Sabemos bastante sobre as moléculas atingidas por esses medicamentos e também sobre as mudanças que aparecem na atividade elétrica de todo o cérebro.
O desafio está em conectar esses dois extremos. Os assembloides desenvolvidos pela equipe da UCLA oferecem agora uma forma de observar o que acontece no meio do caminho.
Ao colocar um anestésico em contato com um pequeno circuito formado por células humanas, os pesquisadores conseguiram observar a sequência de eventos que transforma neurônios individualmente menos ativos em uma rede coletivamente mais sincronizada.
O resultado não resolve o mistério da consciência nem explica sozinho como a anestesia funciona no cérebro inteiro.
Mas mostra que uma de suas assinaturas mais reconhecíveis pode surgir a partir de um circuito cortical muito mais simples do que se imaginava.
O estudo “Human brain assembloids as a model of anaesthetic-induced neural dynamics in vitro” é assinado por Daniel Toker, Colin M. McCrimmon, Qing Cao, Anandita Pandey, Asia Guzman, Anjana Shriram, Andrew Hudson, Martin M. Monti e Ranmal A. Samarasinghe. O trabalho foi publicado em 30 de setembro de 2026 no British Journal of Anaesthesia, e os resultados foram divulgados pela UCLA em 1º de outubro.
