IA soluciona enigma do coração humano apontado há 500 anos por Leonardo da Vinci

Cientista, engenheiro, inventor, matemático e artista, Leonardo da Vinci (1452-1519) foi, realmente, um visionário. Até hoje a ciência investiga conceitos que o renascentista, de forma inédita, apontou. Entre as suas milhares de anotações, foram pela primeira vez descritas determinadas estruturas musculares do coração, chamadas de trabéculas. Cerca de 500 anos depois, é que pesquisadores começam a compreender a finalidade dessas estruturas com o auxílio da Inteligência Artificial (IA).

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No século XVI, período em que essa malha de fibras musculares que cobre as superfícies internas do coração foi descoberta, Da da Vinci especulava que as trabéculas aqueciam o sangue do organismo. Esse aquecimento acontecia conforme ele fluía pelo coração, mas o enigma completo dessa observação só começa a ser revelado agora. Conforme descrito em artigo recém-publicado na revista Nature, essas estruturas afetam tanto o desempenho cardíaco quanto podem levar à insuficiência respiratória.

"Usando simulações biomecânicas e dados observacionais de participantes humanos, demonstramos que a morfologia trabecular é um importante determinante do desempenho cardíaco", escrevem os autores do artigo. Entre os pesquisadores ligados ao estudo, estão membros do Instituto Europeu de Bioinformática (EMBL-EBI), Laboratório Cold Spring Harbor, Instituto de Ciências Médicas MRC de Londres, Universidade de Heidelberg e Politecnico di Milano.

Entenda o coração

Na espécie humana, o coração é o primeiro órgão funcional a se desenvolver e começa a bombear o sangue em até quatro semanas de gestação. Nas primeiras etapas do desenvolvimento é que o coração desenvolve sua rede de fibras musculares (trabéculas) e que formam padrões geométricos na superfície interna do coração. Nos bebês, elas ajudam no processo de oxigenação do coração em desenvolvimento, mas sua função em adultos era um quebra-cabeça incompleto desde o século XVI.

Para entender o que fazem as trabéculas, a equipe de pesquisadores europeus, com ajuda de IA, analisou cerca de 25 mil imagens de ressonância magnética (MRI) do coração. Além dos exames de imagem, também foram considerados a morfologia cardíaca e os dados genéticos dos pacientes. Assim, descobriram, em parte, como funcionam, se desenvolvem e como sua forma pode influenciar no aparecimento de doenças cardíacas.

Enigma de da Vinci

Conforme relatado, o estudo sugere que a superfície mais áspera das trabéculas permite que o sangue flua, de forma mais eficiente, a partir de cada batimento cardíaco. Além disso, o grupo distinguiu seis regiões no DNA humano que afetam o desenvolvimento dos padrões dessas fibras musculares. Uma coincidência é que os pesquisadores descobriram que duas dessas regiões também regulam a ramificações de células nervosas, o que sugere que devem afetar o funcionamento do cérebro durante o desenvolvimento, também.

Entre as influências das trabéculas, o grupo descobriu que seu formato pode afetar o desempenho do coração, o que sugere mais uma ligação, agora, com as doenças cardíacas. Para confirmar a teoria, foram analisados dados genéticos de 50 mil pacientes, onde se observou que diferentes padrões dessas fibras musculares estão relacionadas à insuficiência cardíaca.

No entanto, pesquisas adicionais sobre trabéculas ainda são necessárias para que os cientistas consigam entender de que forma as doenças cardíacas comuns se desenvolvem e, assim, poderão explorar novas abordagens para o tratamento. Pelo menos já se sabe que essas estruturas, formadas na época do desenvolvimento do feto, ganham novas funções ao longo da vida do indivíduo.

Importância da descoberta

"Leonardo da Vinci esboçou esses músculos intrincados dentro do coração 500 anos atrás, e só agora começamos a entender como eles são importantes para a saúde humana. Este trabalho oferece uma nova direção estimulante para a pesquisa sobre insuficiência cardíaca, que afeta vidas de quase um milhão de pessoas no Reino Unido", lembra Declan O'Regan, radiologista do Instituto de Ciências Médicas MRC de Londres.

"Nossas descobertas respondem a questões muito antigas na biologia humana básica. À medida que as análises genéticas em grande escala e a Inteligência Artificial progridem, estamos reiniciando nossa compreensão da fisiologia para uma escala sem precedentes", explica o cientista Ewan Birney, do EMBL-EBI.

"Nosso trabalho aumentou significativamente nossa compreensão da importância das trabéculas do miocárdio", afirma o pesquisador Hannah Meyer, do Laboratório Cold Spring Harbor. "Talvez ainda mais importante: mostramos o valor de uma equipe verdadeiramente multidisciplinar de pesquisadores. Somente a combinação de genética, pesquisa clínica e bioengenharia nos levou a descobrir o papel inesperado das trabéculas do miocárdio na função do coração adulto", completa Meyer.

Para acessar o estudo completo sobre as trabéculas, publicado na Nature, clique aqui.

Fonte: EurekaAlert!