Há um mapa neuronal que guia os movimentos dos animais – Jornal de Monchique
4 de setembro de 2017 jornaldemonchique 0 Comentário Atividade neural.Ciência.Neurociências
"Dos ouvidos aos dedos dos pés, cada movimento que o corpo faz é determinado por um padrão único de atividade de células cerebrais, mas até agora, e usando a analogia do mapa, só sabíamos algumas latitudes e longitudes, mas não conhecíamos o mapa. Este estudo permitiu-nos ver este mapa pela primeira vez", disse Rui Costa, neurocientista e investigador principal no Centro Champalimaud, em Lisboa e no Columbia's Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, E.U.A.
O estriado é uma estrutura do cérebro que se sabe estar envolvida em muitos processos, nomeadamente na aprendizagem e aperfeiçoamento de movimentos. Por exemplo, um pianista só consegue aquele concerto perfeito graças à atividade do seu estriado. Alguns estudos iniciais argumentaram que existiam dois tipos de neurónios no estriado responsáveis pelo envio de dois tipos de sinais: "ir" ou "não ir", e que era da combinação desses dois sinais – que funcionavam como um acelerador e um travão – que resultava num movimento. No entanto, o trabalho de Rui Costa e da sua equipa tem revelado que a realidade é muito mais complexa e que ambos os tipos de neurónios contribuem para o movimento de maneira muito específica.
"O que importa não é quão ativa cada população de neurónios está, mas sim os seus padrões específicos de atividade", explica o investigador. "Por outras palavras, o importante é saber quais são os neurónios que estão ativos num momento particular, e que tipos de movimentos, ou comportamentos, corresponderam a essa atividade".
"Já tínhamos registado a atividade de neurónios do estriado, mas neste estudo pudemos registar 200 a 300 neurónios ao mesmo tempo, com a resolução de célula única. Isto permitiu-nos olhar para a dinâmica populacional com grande detalhe dentro de uma estrutura cerebral profunda. Além disso, para este estudo modificámos geneticamente os ratinhos para que os seus neurónios fossem visíveis quando estavam ativos, o que nos permitiu medir populações neuronais específicas. Isto deu-nos um acesso sem precedentes à dinâmica de uma grande população de neurónios numa estrutura profunda do cérebro," diz Gabriela Martins, investigadora pós-doutorada e um dos principais autores deste estudo.
"Para cada tipo de movimento, há um padrão particular de atividade cerebral. Assim, se observamos um determinado padrão, podemos prever o tipo de movimento que irá resultar", acrescentou Rui Costa.
No estriado, há uma organização que não é aleatória, onde os neurónios que estão ativos em conjunto tendem a estar mais próximos no espaço. "Isto, novamente, implica que podemos aprender muito mais sobre a atividade neuronal e como ela se relaciona com o comportamento ao considerar padrões detalhados de atividade de conjuntos de neurónios em vez de olhar para a sua atividade média", diz Andreas Klaus, investigador pós-doutorado e um dos principais autores deste estudo. Esta representação mapeia o repertório completo de possíveis ações. "As ações mais parecidas estão representadas de uma forma mais semelhante e as ações mais diferentes são representadas de forma mais diferente. "Este mapeamento reflete a semelhança entre as ações, além de aspetos de velocidade de movimento", acrescentou Andreas Klaus.
Como é que os cientistas podem ler e interpretar estes padrões de atividade cerebral? "Imaginem que estão a olhar para a atividade do cérebro quando um ratinho faz um ligeiro desvio para a direita versus quando faz uma curva acentuada à direita. Em termos ainda mais abstratos, se movimento o meu braço direito e esse movimento for mais parecido com o andar do que com saltar, então esses movimentos deverão ser representados de uma forma mais semelhante. Um dos desafios é descobrir o que isto significa. Porque é que o padrão de atividade neural é mais semelhante para as ações que são semelhantes? Será que nos está a dizer algo sobre as partes do corpo ou os músculos que estamos a usar? Isto é algo que esperamos explorar para o futuro ", diz Rui Costa.
E acrescentou, "A descrição precisa da organização da atividade no estriado em condições normais é o primeiro passo para entender se, e como, essas dinâmicas são alteradas em distúrbios do movimento, como na doença de Parkinson", disse Rui Costa. "No caso da doença de Parkinson, os especialistas tendem a concentrar-se nas interrupções de atividade neural como tendo um papel na doença, mas os nossos resultados sugerem fortemente que é o padrão de atividade e, especificamente, as interrupções desse mesmo padrão, que podem ser mais críticas na doença".