Cientistas indianos apresentam o ANCHOR, o atlas 3D mais detalhado do mundo do tronco encefálico humano

Mapeando o centro de controle oculto do cérebro

Há mais de um século, neurocientistas estudam o cérebro humano de maneira semelhante à dos primeiros cartógrafos que mapearam terras desconhecidas, montando uma vasta paisagem a partir de observações dispersas. Ainda hoje, um patologista que diagnostica a doença de Alzheimer costuma examinar apenas algumas amostras de tecido de um órgão que contém cerca de 86 bilhões de neurônios. Essa pequena janela deixa grande parte do cérebro fora de vista.

Cientistas do Sudha Gopalakrishnan Brain Centre (SGBC), no Indian Institute of Technology, Madras (IIT-M), acreditam ter dado um passo importante para preencher essa lacuna. Eles produziram o que descrevem como o atlas 3D do tronco encefálico humano mais detalhado do mundo, em resolução celular. Batizado de ANCHOR, sigla em inglês para Atlas of Neurochemical Characterisation of the Human Brainstem with 3D Reconstruction, o mapa digital permite que pesquisadores passem de exames de ressonância magnética do cérebro inteiro a células nervosas individuais, mantendo cada estrutura em sua posição exata.

O atlas reúne mais de 500 cortes de tecido de cérebros fetais, infantis e adultos. Oito marcadores químicos, conhecidos como imunomarcações, ajudam a distinguir diferentes tipos celulares neuroquímicos. O resultado identifica mais de 200 agrupamentos de células cerebrais e vias nervosas no tronco encefálico. Diferentemente de atlas moleculares mais caros, o ANCHOR é baseado em imagens microscópicas de alta resolução, o que torna o mapeamento detalhado em resolução celular mais acessível e fácil de ampliar.

O projeto foi apresentado durante o 3rd BRICS Neuroscience Symposium 2026, no IIT-Madras, com a presença de representantes do governo, da academia e de organizações filantrópicas. O lançamento marcou tanto um avanço científico quanto o papel crescente da Índia na neurociência global.

Por que o tronco encefálico continua sendo a última fronteira da neurociência

O tronco encefálico ocupa apenas uma pequena faixa na base do cérebro, mas mantém as pessoas vivas. Ele conecta o cérebro à medula espinhal e controla a respiração, os batimentos cardíacos, a pressão arterial, o sono, a vigília, a temperatura corporal e os movimentos. Danos a pequenos agrupamentos de células nessa região podem ser catastróficos, mas sua arquitetura densamente compactada há muito dificulta o mapeamento detalhado.

O Dr. Mihail Bota, cientista sênior do SGBC e um dos principais pesquisadores do projeto, observou que o tronco encefálico também funciona como uma ligação vital entre o cérebro e o restante do corpo por meio da medula espinhal. Ele contém dez dos 12 nervos cranianos e desempenha um papel importante nas funções autonômicas, na regulação emocional e no comportamento intencional.

Mapear essa região é especialmente desafiador porque milhares de células nervosas e vias de fibras ficam compactadas em um espaço reduzido. A estrutura é muito heterogênea. Diferentes núcleos e centros de controle surgem e desaparecem em distâncias muito curtas. Como não é possível biopsiar o tronco encefálico com segurança em pacientes vivos, os pesquisadores precisam recorrer a tecidos post mortem, cortes finos, colorações, exames de imagem e reconstrução computacional. Esse trabalho lento e meticuloso limitou a escala e o nível de detalhe dos mapas anteriores.

Cientistas mapearam cérebros de várias espécies animais com um nível notável de detalhe, mas o cérebro humano continua relativamente pouco mapeado, porque são escassos os estudos detalhados de tecido cerebral humano. Cada cérebro humano é único, e barreiras éticas, técnicas e logísticas dificultam estudos humanos em larga escala. O ANCHOR ajuda a preencher essa lacuna ao oferecer uma referência de alta resolução criada diretamente a partir de tecido humano.

Como o ANCHOR foi criado: de 500 cortes a um atlas digital

A equipe do ANCHOR desenvolveu uma plataforma de alto rendimento para obtenção de imagens cerebrais e processamento computacional que transforma cérebros humanos inteiros em bancos de dados 3D em resolução celular. O processo começa depois que um cérebro doado é coletado e processado dentro de intervalos de tempo cuidadosamente controlados. O tronco encefálico, descrito pelo Prof. Mohanasankar Sivaprakasam, diretor do SGBC, como tendo aproximadamente o formato de uma cenoura, é cortado em fatias de apenas 10 a 20 micrômetros de espessura. Um micrômetro corresponde a cerca de um quinto da largura de um fio de cabelo humano, portanto cada corte é extremamente fino.

Em seguida, as fatias passam por processamento químico e biológico antes de serem mapeadas e anotadas digitalmente. Ferramentas avançadas de inteligência artificial para análise de imagens e computação de alto desempenho alinham os cortes com tanta precisão que o tronco encefálico original pode ser reconstruído em três dimensões. Cerca de 20 cientistas passaram 18 meses analisando manualmente mais de 200 cortes cerebrais e combinando exames de ressonância magnética, anatomia microscópica e reconstrução 3D em um único atlas.

Oito imunomarcações complementares foram aplicadas aos cortes de tecido. Esses marcadores químicos funcionam como filtros, destacando diferentes tipos celulares neuroquímicos. O resultado é um recurso multimodal que combina ressonância magnética, imagens da superfície de corte do bloco e histologia em resolução celular. Pesquisadores podem examinar qualquer ponto do tronco encefálico em diferentes níveis de resolução e métodos de coloração, revelando detalhes anatômicos e químicos que, de outra forma, permaneceriam ocultos.

Para esse tipo de mapeamento em resolução celular, os cérebros precisam ser coletados e processados sob condições rigorosas. A equipe teve de desenvolver protocolos especializados para preservar a integridade do tecido e remover resíduos de sangue que poderiam interferir nas imagens. O trabalho exigiu a colaboração de neurocientistas, neuroanatomistas, especialistas em histologia, especialistas em imagens e cientistas da computação.

Conectando exames do cérebro inteiro a células individuais

Há muito tempo, a neurociência moderna opera em dois mundos separados. A ressonância magnética mostra o cérebro inteiro, mas não revela detalhes celulares. Os microscópios mostram células individuais, mas apenas em cortes isolados. Com frequência, perde-se a relação espacial entre esses cortes e a estrutura maior. Essa lacuna impediu médicos e pesquisadores de relacionar o cérebro visto em um exame de imagem ao observado no microscópio.

O ANCHOR busca superar essa divisão. Os usuários podem ampliar a imagem do tronco encefálico inteiro, visto por ressonância magnética, até chegar a neurônios individuais, mantendo suas relações espaciais precisas. Essa integração torna o atlas singular. Ele não é apenas mais um diagrama anatômico: é uma ponte entre exames médicos de imagem e a patologia celular.

A Dra. Rebecca Folkerth, neuropatologista ligada à Harvard Medical School e à New York University, colaborou com a equipe do SGBC. Ela examinou milhares de cérebros ao longo de mais de três décadas. Descreveu o novo recurso como a concretização de um sonho profissional de longa data.

O que o centro indiano criou é essencialmente aquilo com que sonhei no início da minha carreira: fazer com que os exames de imagem do cérebro correspondam à sua anatomia microscópica.

A Dra. Shubha Tole, neurocientista indiana do Tata Institute of Fundamental Research, descreveu o projeto como uma "integração sem precedentes" entre engenharia, neurociência e medicina. Segundo ela, o programa coloca a Índia no cenário internacional.

O Dr. Partha Mitra, cientista do cérebro no Cold Spring Harbor Laboratory que ajudou a conceber e estabelecer o programa de histologia do cérebro humano do IIT Madras, afirmou que atlas cerebrais detalhados podem transformar o estudo de doenças neurológicas ao revelar, célula por célula, como os cérebros afetados por condições como a doença de Alzheimer ou o autismo diferem dos saudáveis.

Da doença de Parkinson ao AVC: o que o ANCHOR pode revelar

O atlas não é uma ferramenta de diagnóstico. Seu maior valor está nas perguntas que pode ajudar os cientistas a fazer. Ao comparar mapas saudáveis do tronco encefálico com tecidos doentes, pesquisadores poderão compreender melhor distúrbios que vão da doença de Parkinson e do acidente vascular cerebral à doença de Alzheimer e à síndrome da morte súbita infantil, ou SMSI.

A doença de Parkinson está ligada à perda gradual de células nervosas produtoras de dopamina na substância negra, uma estrutura localizada no tronco encefálico. O acidente vascular cerebral pode lesionar tecidos de maneiras que ainda não são totalmente compreendidas. A doença de Alzheimer tem sido associada a alterações em regiões do tronco encefálico. Mapas mais precisos podem ajudar neurocirurgiões a navegar com mais confiança por uma das áreas mais delicadas do cérebro.

A Dra. Folkerth citou o acidente vascular cerebral como exemplo. Ela afirmou que o atlas revelou características novas que podem ajudar médicos a preservar tecido cerebral lesionado, mas ainda recuperável, o que pode melhorar os resultados para os pacientes.

O Dr. Mitra também observou que atlas como o ANCHOR podem ajudar a explicar como infecções, incluindo a Covid-19, provocam danos neurológicos de longo prazo. Como o tronco encefálico controla funções como a respiração e o estado de alerta, compreender como vírus ou inflamações afetam suas células pode abrir novos caminhos de pesquisa sobre condições pós-infecciosas.

Outras aplicações podem incluir a medicina do sono, distúrbios do desenvolvimento e o estudo das alterações relacionadas à idade. O tronco encefálico começa a se desenvolver muito cedo no crescimento embrionário e estabelece rapidamente conexões neurais essenciais, enquanto o feto ainda está no útero. Mais tarde, algumas estruturas do tronco encefálico começam a perder neurônios. Compreender essas mudanças normais do desenvolvimento e do envelhecimento é essencial para que os pesquisadores possam identificar o que dá errado nas doenças.

Ciência aberta, colaboração global e lançamento no BRICS

O ANCHOR foi apresentado durante o 3rd BRICS Neuroscience Symposium 2026, realizado de 5 a 7 de junho no IIT Madras. O simpósio reuniu neurocientistas, médicos, acadêmicos e pesquisadores de países do BRICS. O lançamento contou com a presença do Prof. Ajay Kumar Sood, principal assessor científico do governo da Índia, como convidado de honra. Também participaram Kris Gopalakrishnan, cofundador da Infosys e um dos principais apoiadores do SGBC; o Prof. V. Kamakoti, diretor do IIT Madras; e o Prof. Mohanasankar Sivaprakasam, diretor do SGBC.

O Prof. Sood discursou no evento e afirmou que os mapas podem ajudar a identificar populações celulares específicas afetadas por lesões no tronco encefálico, o que pode ser fundamental para aplicações clínicas. Ele chamou o projeto de uma grande conquista da neurobiologia e elogiou o centro por conectar instituições, países e disciplinas.

Esta é uma conquista importante no campo da neurobiologia. Trata-se de uma estrutura multimodal que integra ressonância magnética, histologia e quimioarquitetura detalhada. Será o conjunto de mapas mais detalhado e abrangente do tronco encefálico humano e ficará disponível publicamente em formato digital.

O projeto também dependeu de instituições médicas indianas para ter acesso aos tecidos. O CMC Vellore, o Government Kilpauk Medical College, o Sri Ramachandra Institute of Higher Education and Research e a MediScan Systems ajudaram a obter cérebros de pessoas de diferentes idades e origens. Essa colaboração entre hospitais, engenheiros e neurocientistas foi essencial para a criação do atlas.

Os pesquisadores disponibilizaram o ANCHOR ao público no site anchor.humanbrain.in. O acesso aberto é central para a concepção do projeto. A equipe quer que o atlas se torne uma infraestrutura compartilhada, e não um recurso interno de acesso limitado.

A missão mais ampla: mapear 100 cérebros ao longo da vida e em diferentes doenças

O ANCHOR faz parte de um esforço mais amplo do SGBC para criar mapas abrangentes do cérebro humano em resolução celular, contemplando diferentes fases da vida e condições neurológicas. Em 2024, o centro lançou o DHARANI, um atlas detalhado do cérebro fetal em desenvolvimento. Agora, os pesquisadores trabalham em outros atlas que cobrirão o terceiro trimestre da gestação, a primeira infância e várias doenças neurológicas.

Um dos projetos em andamento é um atlas detalhado de um cérebro afetado por acidente vascular cerebral isquêmico, que a equipe espera lançar no próximo ano. O centro planeja obter imagens de mais de 100 cérebros humanos inteiros ao longo da vida e em diferentes doenças neurológicas, incluindo a doença de Alzheimer e a demência, criando uma biblioteca de referência que poderá revelar como as doenças remodelam o cérebro, célula por célula.

O Prof. Sivaprakasam afirmou que esse feito é tanto uma conquista científica quanto um avanço do qual a medicina e a prática clínica se beneficiarão muito. Pela primeira vez, médicos podem conhecer em detalhe a aparência do tronco encefálico, em uma resolução muito superior à da ressonância magnética ou da tomografia computadorizada. Ele espera que o trabalho tenha aplicações, entre outras áreas, na cirurgia cerebral.

O centro é financiado principalmente por contribuições iniciais do cofundador da Infosys, Kris Gopalakrishnan, e de sua esposa, Sudha Gopalakrishnan. Também recebe subsídios de instituições privadas e organizações filantrópicas, além de apoio inicial do governo da Índia. A equipe reúne agora mais de 200 pesquisadores, engenheiros e técnicos, que trabalham com colaboradores de cerca de 20 países.

Espero que isso dê contribuições importantes à neurociência mundial. Na Índia, temos consciência da importância de uma ciência e de uma tecnologia acessíveis, porque, em última análise, a tecnologia deve servir à sociedade e às pessoas.

A Prof. Vidita A. Vaidya, professora sênior e copresidente do Departamento de Ciências Biológicas do Tata Institute of Fundamental Research, afirmou que recursos de pesquisa de acesso aberto, como o ANCHOR, são fundamentais para ampliar a colaboração internacional e acelerar as descobertas. Ela vê a Índia se consolidando como um importante polo global de pesquisa em neurociência, com o SGBC na liderança em neuroanatomia e expandindo sua atuação para a transcriptômica espacial, que permite sobrepor detalhes moleculares aos mapas celulares.

O essencial

• Pesquisadores do Sudha Gopalakrishnan Brain Centre, do IIT Madras, lançaram o ANCHOR, um atlas 3D gratuito do tronco encefálico humano em resolução celular.
• O atlas combina ressonância magnética, histologia de alta resolução e oito marcadores neuroquímicos em mais de 500 cortes de tecido de cérebros fetais, infantis e adultos.
• Ele identifica mais de 200 núcleos do tronco encefálico e tratos de fibras, permitindo que cientistas passem de exames do cérebro inteiro a células nervosas individuais.
• O tronco encefálico controla a respiração, os batimentos cardíacos, a pressão arterial, o sono, a vigília e os movimentos, o que torna mapas detalhados essenciais para a pesquisa clínica.
• Entre as possíveis aplicações estão estudos sobre a doença de Parkinson, acidente vascular cerebral, doença de Alzheimer, distúrbios do sono, SMSI e planejamento neurocirúrgico.
• Atualmente, o ANCHOR é um recurso de pesquisa, não uma ferramenta de diagnóstico, e o trabalho foi divulgado como preprint no bioRxiv, aguardando revisão por pares.
• O SGBC planeja mapear mais de 100 cérebros humanos inteiros, abrangendo diferentes fases da vida e doenças neurológicas, dando continuidade a trabalhos anteriores, como o atlas do cérebro fetal DHARANI.