Pesquisadores do Departamento de Física (DF) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) identificaram a existência de comportamento interdependente de escala de variáveis definidas a partir de dados de ressonância magnética funcional (fMRI) do cérebro de seres humanos em estado de repouso. Os resultados constam no artigo “Interdependent Scaling Exponents in the Human Brain”, publicado na edição do dia 6 de novembro do periódico Physical Review Letters (Qualis A1).

O artigo tem a coautoria do ex-estudante de doutorado do Programa de Pós-Graduação em Física (PPGFísica) da UFPE Daniel Castro, dos professores do DF Ernesto Raposo e Mauro Copelli e do professor da Universidade de Amsterdam Fernando Santos, que é ex-professor do Departamento de Matemática da UFPE.

Os pesquisadores analisaram dados de fMRI de 714 indivíduos saudáveis do Human Connectome Project. O estudo das séries temporais dos sinais associados às variáveis de atividade neuronal de locais distintos do cérebro humano revelou, em uma abordagem do método do grupo de renormalização fenomenológico, a existência de relações matemáticas entre três expoentes de escala, associados à variância da série temporal, ao logaritmo da probabilidade de silêncio (inatividade dos neurônios) e ao maior autovalor da matriz de covariância entre as variáveis. A descoberta empírica foi acompanhada da explicação teórica com base na distribuição de probabilidade de atividade neuronal.

Os expoentes também apresentaram correlações estatisticamente significativas com variáveis clínicas (como volume de substância cinzenta) e comportamentais (como desempenho cognitivo). Desse modo, além da importância do estudo ao mostrar que conceitos e métodos da física estatística possuem utilidade crescente no entendimento da complexidade cerebral, a pesquisa também abre caminho para indicar que os expoentes de escala podem funcionar como biomarcadores potenciais da saúde cerebral ou da existência de alterações neurofuncionais.