Reconstruções 3D mostram neurônio em forma de “coroa de espinhos” proveniente de região ligada à consciência.
Por Sara Reardon
Publicado na Nature
Assim como as heras que lançam suas raízes à procura de algo para se agarrar, neurônios do cérebro enviam brotos que se conectam com outros neurônios em todo o órgão. Um novo método de reconstrução digital mostra três neurônios que se ramificam extensivamente em todo o cérebro, incluindo um que envolve toda a sua camada externa. A descoberta pode ajudar a explicar como o cérebro cria a consciência.
Christof Koch, presidente do Allen Institute for Brain Science em Seattle, Washington, explicou a nova técnica de seu grupo em uma reunião em 15 de fevereiro sobre a pesquisa iniciada pela Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies em Bethesda, Maryland. Ele mostrou como a equipe rastreou três neurônios de um pequeno e fino pedaço de células chamado claustro – uma área que, acredita Koch, atua como a base da consciência em ratos e seres humanos [1].
Rastrear todos os ramos de um neurônio usando métodos convencionais é uma tarefa maciça. Os pesquisadores injetam células individuais com um corante, cortam o cérebro em seções finas e, em seguida, rastreiam o trajeto do neurônio manualmente. Muito poucos foram capazes de rastrear um neurônio através de todo o órgão. Este novo método é menos invasivo e escalável, poupando tempo e esforço.
Koch e seus colegas criaram um grupo de camundongos para que uma determinada droga ativassem genes específicos nos neurônios claustro. Quando os pesquisadores deram aos ratos uma pequena quantidade da droga, apenas parte dos neurônios receberam o suficiente para ativar esses genes. Isso resultou na produção de uma proteína verde fluorescente que se espalhou por todo o neurônio. A equipe, então, tirou 10.000 imagens transversais do cérebro do rato e usou um programa de computador para criar uma reconstrução 3D de apenas três células brilhantes.
Bem conectado
Os três neurônios se estendem através dos dois hemisférios cerebrais, e um dos três envolve a circunferência do órgão como uma “coroa de espinhos”, diz Koch. Ele nunca vira os neurônios se estenderem através das regiões cerebrais, até agora. O corpo do rato contém outros neurônios longos, como a projeção nervosa da perna e neurônios do tronco encefálico que passam pelo cérebro para liberar moléculas sinalizadoras. Mas esses neurônios claustro parecem se conectar a maioria ou todas as partes externas do cérebro que levam informações sensoriais e conduzem o comportamento.
Koch vê isso como evidência de que o claustro poderia estar coordenando “entradas” [inputs] e “saídas” [outputs] através do cérebro para criar consciência. Varreduras cerebrais mostraram que o claustro humano é uma das áreas mais densamente conectadas do cérebro [2], mas essas imagens não mostram o caminho de neurônios individuais.
O claustro foi uma boa região do cérebro para testar a nova técnica porque foi estudada extensivamente em ratos e consiste em somente alguns tipos de célula, diz James Eberwine, farmacologista da University of Pennsylvania, em Filadélfia.
Fazendo um Balanço
“É muito admirável”, diz Rafael Yuste, neurobiologista da Columbia University, em Nova York. Ele não acha que a existência de neurônios que cercam o cérebro prova definitivamente que o claustro esteja envolvido na consciência. Mas ele diz que a técnica será útil para os esforços de censos que identificam diferentes tipos de células no cérebro, o que muitos acham que será crucial para entender como funciona o órgão. “É como tentar decifrar uma linguagem onde não entendemos qual é o alfabeto”, diz ele.
Yuste e Eberwine gostariam de ver reconstruções 3D de neurônios individuais em comparação com análises dos genes expressos nesses neurônios. Isso pode oferecer pistas sobre o tipo e função de cada célula.
Koch planeja continuar mapeando neurônios que emanam do claustro, embora a técnica seja muito cara para ser usada para reconstruir todos esses neurônios em grande escala. Ele gostaria de saber se todos os neurônios da região se estendem pelo cérebro, ou se cada neurônio é único, projetando-se em uma área ligeiramente diferente.
Referências
[1] & Phil. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 360, 1271–1279 (2005). Link
[2] et al. Hum. Brain Mapp. 36, 827–838 (2015). Link
