23 de fevereiro de 2005
La Jolla, CA – Uma característica da organização do cérebro é que as células nervosas (neurônios) com funções semelhantes são agrupadas. Mas a pesquisa do Salk Institute for Biological Studies publicada na Nature em 24 de fevereiro mostra que os neurônios vizinhos também guardam segredos que compartilham apenas com amigos de confiança.
Uma equipe liderada pelo cientista Salk Ed Callaway demonstraram que os neurônios no córtex do cérebro apenas 'falam' diretamente com alguns de seus vizinhos próximos e esses vizinhos conectados obtêm suas informações das mesmas fontes. Essa organização separa os neurônios em sub-redes entrelaçadas com precisão, como cliques de vizinhança.
“Isso pode não ser o bairro mais amigável, mas provavelmente torna o cérebro mais inteligente”, disse Callaway. “Sub-redes precisas de neurônios permitem cálculos mais sofisticados do que são possíveis em uma rede totalmente conectada”.
A pesquisa de Callaway baseia-se em estudos anteriores da arquitetura do cérebro, incluindo o trabalho de laboratório vencedor do Prêmio Nobel de Torsten Wiesel e David Hubel na década de 1960. Eles mostraram que as células cerebrais com funções semelhantes são organizadas em fatias verticais chamadas "colunas funcionais". Embora essa organização pareça biologicamente eficiente, os neurocientistas permanecem intrigados com a necessidade de tantos neurônios localizados na mesma área do cérebro realizarem a mesma função.
“Mostramos que os milhares de neurônios nessas colunas não são os mesmos”, disse Callaway. “Existem conexões de escala fina dentro das colunas, de modo que diferentes neurônios próximos uns dos outros podem estar envolvidos em funções muito diferentes porque estão conectados de maneira diferente e nem mesmo se comunicam diretamente.”
Callaway e seus colegas Yumiko Yoshimura, da Universidade de Nagoya, no Japão, e Jami Dantzker, agora na Universidade de Stanford, desenvolveram novos métodos experimentais e analíticos para mostrar que "redes funcionais" de neurônios de escala fina estão inseridas na coluna funcional clássica de larga escala. . Eles usaram microeletrodos de vidro para registrar neurônios em fatias finas de tecido cerebral de roedores. Ao ouvir dois neurônios vizinhos, ambos ao mesmo tempo, eles puderam determinar se ambos os neurônios estavam recebendo as mesmas mensagens de outros neurônios.
“Na maioria das vezes, os dois neurônios não estavam conectados um ao outro e ouviam diferentes neurônios na vizinhança”, explica Callaway. “Mas quando eles estavam conectados um ao outro, eles ouviam as mesmas mensagens.”
O fato de os circuitos do cérebro serem organizados em uma escala muito mais refinada do que se suspeitava anteriormente cria novos desafios para estudos futuros.
“No momento, as pessoas estão colocando eletrodos no cérebro e gravando de 100 neurônios simultaneamente e isso é relativamente uniforme”, disse Callaway. “Provavelmente porque a maioria deles não está conectada ou mesmo se comunicando umas com as outras.”
As novas descobertas destacam a necessidade de métodos que possam distinguir entre neurônios em sub-redes separadas. Callaway e seus colegas estão desenvolvendo novas técnicas para permitir que a expressão gênica revele cadeias de neurônios interconectados.
As novas direções sugeridas pela pesquisa de Callaway podem ajudar a responder questões básicas sobre distúrbios cerebrais, como esquizofrenia ou depressão. “É necessário entender como o circuito funciona normalmente se você quiser descobrir o que há de errado com ele”, disse Callaway.
O Salk Institute for Biological Studies em La Jolla, Califórnia, é uma organização independente sem fins lucrativos dedicada a descobertas fundamentais nas ciências da vida, à melhoria da saúde humana e ao treinamento de futuras gerações de pesquisadores. Jonas Salk, MD, cuja vacina contra a poliomielite, comprovadamente segura e eficaz em 1955, erradicou quase todos os casos da doença incapacitante poliomielite, abriu o Instituto em 1965 com a doação de um terreno da cidade de San Diego e o apoio financeiro de a Marcha dos Dimes.
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