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PLASTICIDADE SINÁPTICA EM UM CÉREBRO VIVO: O Cérebro Se Remontando Após Uma Lesão

PLASTICIDADE SINÁPTICA EM UM CÉREBRO VIVO: O Cérebro Se Remontando Após Uma Lesão

Edição Vol. 3, N. 6, 04 de Fevereiro 2016

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2016.02.05.003

Já se era sabido que o cérebro de um recém-nascido ou uma criança jovem poderia se recuperar de uma lesão sofrida, seja por geração de novas células ou por formação de novas sinapses, mas de um adulto ainda era desconhecido. Como ocorria essa renovação do tecido nervoso de um adulto era apenas uma grande suposição de que a plasticidade, ou a formação de novas ligações, pudesse ocorrer. 

Problemas de esquecimento, perda da memória recente (aquela memória relacionada com lembranças de fatos ou episódios ocorridos há poucas horas ou dias atrás), formação de novas memórias, perda dos movimentos voluntários, tremor nas mãos, todas essas condições podem estar relacionadas à Doença de Alzheimer, Mal de Parkinson como pequenos AVCs (acidente vascular encefálico) localizados. O cérebro, quando é de uma criança, tem alta capacidade de se recuperar, seja pela produção de mais células neurais pela diferenciação de células-tronco neurais (1, 2) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/tratamento-com-celulas-tronco-para-doencas-diversas/  ou  http://www.nanocell.org.br/lesao-medular-e-a-terapia-com-celulas-tronco-promessa-ou-realidade/), ou pelo formação de novas sinapses, o que chamamos de  plasticidade sináptica (3) (veja mais em http://www.nanocell.org.br/cafe-em-doses-moderadas-pode-melhorar-a-atividade-cerebral/). Mas, e se a lesão ocorrer em um cérebro de uma pessoa adulta, o que acontece? É possível ter a reversão dessa lesão? Se sim, como?

Sem pensar em solucionar essa questão, isso mesmo, o objetivo era completamente diferente de resolver essa questão. O objetivo era demonstrar que uma região do cérebro responsável pela formação da visão poderia formar novas conexões quando imagens desconhecidas eram contrastadas com imagens conhecidas! Ou como o cérebro aprende com a experiência.

Para isso, os cientistas liderados pelo prof. Dr. David Sheinberg da Brown University, em Providence (EUA), e pelo prof. Dr. Nicolas Brunel da Universidade de Chicago, Illinois (EUA), utilizando medições de mudanças na atividade neural em neurônios do córtex temporal inferior de macacos adultos observando novos estímulos (estímulos desconhecidos) e estímulos familiares (estímulos conhecidos), observaram sinais de plasticidade sináptica emergente em um cérebro vivo, isto é, sem sacrificar o macaco, os testes foram feitos com o macaco vivo, enquanto ele realizava a ação de contemplar e reconhecer estímulos novos e familiares.

Essa é a questão, de como o cérebro aprende com a experiência, ou como o cérebro forma redes neurais persistentes para se adaptar ao que ele sente. Antes desse estudo, o que era claro para os cientistas era que o acoplamento entre os neurônios que se tornaram eletricamente ativados em resposta a estímulos, como ver uma árvore, não era fixo. A junção eletroquímica entre esses neurônios, chamada sinapse, poderia ser alterada pela experiência (Figura 1). As células que disparavam juntas se ligariam em conjunto, era o mantra  (4) (leia mais em http://www.nanocell.org.br/uma-sinapse-em-tres-dimensoes-como-os-neuronios-conversam-entre-si/).

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Figura 1: Rede de neurônios que se comunicam entre si. Essa comunicação é o que chamamos de sinapses. Imagem da internet.

Mas se isso é tudo o que havia para ele, então enormes redes neurais para fora seriam formadas em torno de cada novo estímulo. O que estava acontecendo era que, depois da primeira vista de uma árvore (ou alguma coisa desconhecida) se produzia uma explosão inicial de atividade neural, e conexões entre apenas um pequeno grupo de neurônios seriam reforçados, levando ao aumento da ativação neste subconjunto de neurônios da próxima vez que a árvore fosse vista. A teoria antiga propôs um modelo de como um grupo seleto de neurônios poderia permanecer recrutado para representar a árvore, enquanto a maioria dos outros depois do burburinho inicial poderia permanecer disponível para processar outras imagens sem se tornar observadores de árvore para sempre.

Ao longo dos anos, como muitos neurocientistas têm continuado a estudar a forma como a aprendizagem decorre da formação, fortalecimento e enfraquecimento das sinapses _ “plasticidade sináptica” _ a maior parte da evidência vem da observação de mudanças básicas entre os neurônios em amostras de tecidos estimulados em laboratório ou em organismos relativamente simples em fases de desenvolvimento precoce.

Nunca foi fácil para os pesquisadores observar sinais de plasticidade sináptica emergentes em um cérebro vivo e intacto, enquanto ele realiza a façanha de contemplar e reconhecer estímulos.

Mas o novo estudo faz exatamente isso. Usando medições de mudanças na atividade neural em neurónios do córtex temporal inferior de primatas não-humanos adultos, isto é, macacos, enquanto eles observavam estímulos novos e familiares, os pesquisadores de Chicago propuseram regras matemáticas quem inferem sobre como a aprendizagem acontece ao nível sináptico. Acontece que essas regras reproduziam uma previsão fundamental do modelo antigo de formação de sinapses (5).

Especificamente, o que mostram os dados e o modelo teórico antigo previam foi que parece haver um nível mínimo de atividade na taxa de disparo dos neurônios envolvidos no processamento de um estímulo. Entradas ou estímulos neuronais que levam as células a disparar a uma taxa abaixo do limiar – a maioria delas – não manterão uma forte conexão sináptica, enquanto aquelas poucas entradas ou poucos estímulos neuronais que impulsionam uma célula a disparar a uma taxa acima do limiar reforçará as suas ligações sinápticas. Esses são os neurônios que permanecem dedicados ao estímulo (5).

Cooper, um co-ganhador do Prêmio Nobel em 1972 por seu trabalho sobre a física de supercondutividade, antes de ele começar a investigar neurociência, elogiou o estudo. É difícil o primeiro a fornecer elementos de prova, mas ele o fará de uma maneira nova.

Muito além do que os autores descobriram, isso vai de encontro com diversas doenças relacionadas à formação da memória e neurônios que comandam os movimentos.

Fonte: Universidade de Brown

Referências

Lee, Y. J., Zachrisson, O., Tonge, D. A., and McNaughton, P. A. (2002) Mol. Cell Neurosci. 19, 186-200

1.Resende RR. TRATAMENTO COM CÉLULAS TRONCO PARA DOENÇAS DIVERSAS. Nanocell News. 2015;3(1).

2.Furtado CA, Kihara AH, pASchon V. LESÃO MEDULAR E A TERAPIA COM CÉLULAS-TRONCO: promessa ou realidade? Nanocell News. 2014;1(14).

3.Correia FF, Campos DL, Kihara AH, Paschon V. CAFÉ EM DOSES MODERADAS PODE MELHORAR A ATIVIDADE CEREBRAL. Nanocell News. 2015;2(16).

4.Pinto MXC, Resende RR. UMA SINAPSE EM TRÊS DIMENSÕES: Como os neurônios conversam entre si. Nanocell News. 2014;2(3).

5.Lim S, McKee JL, Woloszyn L, Amit Y, Freedman DJ, Sheinberg DL, et al. Inferring learning rules from distributions of firing rates in cortical neurons. Nature neuroscience. 2015.

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