Por Sara Chodosh
Publicado na Scientific American
Quando um único neurônio dispara, acontece um bip químico isolado. Quando vários são disparados, eles formam um pensamento. Como o cérebro conecta os vazios entre esses dois níveis de atividade neural continua um grande mistério, mas uma nova tecnologia está nos aproximando da solução.
Esse respingo brilhante de ciano na foto acima vem de um tipo de sensor biológico que pode detectar a liberação de pequenas quantidades de neurotransmissores, moléculas sinalizadoras que as células do cérebro usam para se comunicar. Esses sensores, chamados de CNiFERs (pronunciados como “sniffers”), então permitindo que cientistas examinem o cérebro em ação e de perto.
Essa recente tecnologia, desenvolvida como parte da BRAIN Initiative da Casa Branca, poderia promover nossa compreensão de como a função cerebral surge a partir da interação complexa de neurônios individuais, incluindo sobre como comportamentos complexos como o vício são desenvolvidos. Paul Slesinger, neurocientista da Universidade de Medicina Ican em Mount Sinai, um de seus pesquisadores seniores que supervisou a pesquisa, apresentou os sensores na 252ª Exposição Nacional da Sociedade de Química Americana.
Tecnologias recentes têm se mostrado muito amplas ou muito específicas para determinar como pequenas quantidades de neurotransmissores em volta de várias células contribuem para a transmissão de um pensamento. Cientistas têm usado ressonância magnética funcional para examinar o fluxo sanguíneo como um substituto para a atividade do cérebro ao decorrer de longos períodos de tempo, ou ter traçadores empregados para acompanhar a liberação de um neurotransmissor particular de um pequeno conjunto de neurônios durante alguns segundos. Mas os CNiFERs desempenham um bom papel; eles permitem que os pesquisadores monitorem múltiplos neurotransmissores em diferentes células ao longo de períodos significativos de tempo.
Quando um CNiFER entra em contado com o neurotransmissor que ele foi designado à detectar, ele acende. Usando com pequeno sensor implantado no cérebro, cientistas podem medir quanta luz o CNiFER emite, e a partir daí deduzir a quantidade de neurotransmissor presente. Como eles compreendem várias partes interligadas, os CNiFERs são altamente versáteis, formando um sistema de “aperta-e-dispara”, diz Slesinger. Diferentes seções do sensor podem ser ativadas para detectar neurotransmissores individuais. Até mesmo a tecnologia de ponta tinha problemas em diferenciar neurotransmissores com moléculas parecidas, como a dopamina e a norepinefrina, mas isso não é problema para os CNiFERs.
Os sensores têm sido testados em animais para examinar processos cerebrais particulares. Slesinger e seus parceiros têm usado CNiFERs para examinar mais de perto um fenômeno psicológico clássico: condicionamento pavloviano. Assim como Pavlov treinou seu cachorro para salivar ao som de um sino, Slesinger e seu time treinaram camundongos para associar um sinal auditivo com uma recompensa de comida. No início do experimento, os camundongos presenciaram a liberação de dopamina e norepinefrina ao receber um cubo de açúcar. Conforme os animais se tornaram condicionados para associar o sinal com o açúcar, a liberação do neurotransmissor ocorreu antes, eventualmente, coincidindo com o sinal, ao invés do que com a recompensa.
Os estudos em camundongos podem estar muito longe de apresentar o potencial dessa nova tecnológica caso aplicada em humanos, possibilitando melhores tratamentos para pacientes com Parkinson, ou sofredores de concussões, por exemplo. Mas isso é onde tudo começa, Slesinger está especialmente interessado no uso de CNiFERs para o estudo do vício. Uma compreensão mais concreta de como a dependência se desenvolve no cérebro do rato poderia ajudar a identificar novos alvos para combater o vício em pessoas.
