Otto Loewi, ganhador do prêmio Nobel em 1927, é considerado o pai das neurociências por ter descoberto a acetilcolina (neurotransmissor) em estudos que realizou sobre a comunicação entre o nervo vago e o coração de sapo. Para a realização do experimento, o coração do sapo - junto com o nervo vago - era mantido em um recipiente que continha todos os líquidos necessários para mantê-lo vivo e batendo. Nervo é um feixe de neurônios, o nervo vago é constituído por várias dessas células nervosas agrupadas que desembocam no coração.
Loewi observou que a taxa de batimento cardíaco poderia ser modulada pela estimulação dos neurônios que formam o nervo vago. Primeiro ele notou que estimulando este nervo era possível diminuir a taxa de batimento cardíaco do coração. Em seguida viu que a estimulação dele também promovia a redução da taxa de batimento de um segundo coração, que não estava conectado diretamente ao estímulo elétrico. Os recipientes do coração 1 e 2 estavam conectados por uma tubulação que permitia fluxo de líquido.
Cleiton: "Havia uma taxa de disparo constante, mas quando o nervo vago do coração 1 era estimulado, passava a bater mais devagar. Depois esse efeito passava. Enquanto isso o coração 2 batia mais rápido e depois de um tempo voltava ao normal".
Aluno: "Os estímulos do coração 1 passou paro 2?".
Cleiton: "Sim, como?".
Aluno: "Pelo líquido".
Cleiton: "Sim. Ele pegou esse líquido e fez uma análise química, isolando as substâncias presentes descobriu uma molécula que hoje nós chamamos de acetilcolina'.
O estímulo do nervo vago gerava liberação dessa molécula capaz de promover comunicação entre os neurônios e as células cardíacas. O coração 1 recebia acetilcolina diretamente do nervo vago e o coração 2, por sua vez, era modulado pela mesma molécula via a tubulação entre os dois recipientes. Por isso, quando ocorria a estimulação do nervo vago, a diminuição do batimento do coração 1 era quase instantânea, enquanto que no coração 2 existia um retardo desse efeito.
Mais tarde foi descoberto que a acetilcolina, que regula os batimentos do coração do sapo e de todos os outros vertebrados, também regula nosso estado de consciência no cérebro.
Pesquisas indicam que a acetilcolina é essencial na regulação de diferentes estados de consciência durante o ciclo sono-vigília, estados acordados - que exigem atenção - e o sono REM - estágio em que ocorrem os sonhos. Todos esses estados estão associados a altos níveis de acetilcolina. Enquanto que o estado acordado de repouso e sono não-REM (ondas lentas) estão associados a baixos níveis de acetilcolina.
A acetilcolina também parece ser muito importante para a formação de memória e para a formulação de novas ideias ou insights. Em 1921, como mencionado, Otto Loewi descobriu a acetilcolina a partir de um experimento inspirado por um sonho. Um momento único no qual os neurônios do cérebro de Loewi estavam dramaticamente modulados pelo próprio objeto de sua descoberta, a acetilcolina.
Loewi é considerado atualmente um dos precursores das neurociências. Foram feitas descobertas sobre sistemas muito mais complexos com base no elegante experimento proposto por ele. Dessa forma, é importante entender o conceito de modelos animais. Por exemplo, para compreender o cérebro humano que possui cerca de 86 bilhões de neurônios são necessários estudos complementares com roedores e outros primatas não-humanos.
Para entender melhor a importância dos modelos animais em neurociências é necessário estudar as características básicas dos neurônios, isso porque as características dos neurônios de todos os animais que possuem sistema nervoso são compartilhadas.
Exemplificando comunicação sináptica
São necessários outros tipos de modelos, além dos animais, para compreender as neurociências. O modelo não tem o compromisso de ser exatamente igual à realidade que ser quer modelar ou representar. A ideia central do modelo é extrair características fundamentais de um fenômeno complexo.
Confira o modelo de comunicação sináptica feito pelos alunos do grupo temático de neurociências em 2008.