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UM NOVO MÉTODO PARA CLAREAR A MENTE

UM NOVO MÉTODO PARA CLAREAR A MENTE

Mauro Cunha Xavier Pinto, Rodrigo R. Resende

Edição Vol. 2, N. 10, 07 de Abril de 2015

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2015.04.06.006

Muito além do invisível, enxergar as vias de comunicação entre as células neurais em um cérebro com sua estrutura intacta permitirá entender como o homem pensa.

O cérebro humano é comumente comparado a um computador, mas sua complexidade está além de qualquer máquina já criada pelo homem. Estima-se que nosso cérebro contenha aproximadamente 86 bilhões de neurônios que formam uma rede neural com mais de 100 trilhões de conexões (sinapses) (1). Os diferentes tipos de neurônios se organizam em núcleos altamente especializados que são responsáveis por atividades específicas, tais como ver, ouvir, movimentar o corpo e localizar o indivíduo no espaço (2). Entender onde estão localizados estes núcleos e como eles interagem entre si é fundamental para compreender as funções cerebrais. Apesar disto, estudar estas estruturas cerebrais é um grande desafio, uma vez que para acessar áreas mais profundas é necessário cortar o tecido e, assim, romper as conexões entre os neurônios de diferentes regiões do cérebro.

Uma nova técnica de imagem promete solucionar este problema e revolucionar os estudos na área de neurociência, pois é capaz de deixar o cérebro transparente (3-5). Esta técnica, denominada CLARITY (do inglês, claridade) submete o órgão (post mortem) a um processamento químico que deixa o cérebro transparente, permitindo a entrada da luz em camadas profundas do cérebro e, assim, a análise tridimensional das redes de neurônios a nível molecular.

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Figura 1. Um cérebro de camundongo antes e depois de ser submetido à técnica CLARITY (Imagem: Deisseroth lab).

E como isso é possível? O cérebro é constituído por uma grande quantidade de lipídios (gorduras) que são elementos que não permitem a passagem de luz, ou seja, são opacos. Estas moléculas de gorduras são fundamentais para o bom funcionamento da transmissão de sinais pelo cérebro e também para manter a sua estrutura. A técnica CLARITY retira as moléculas de gordura que são opacas e as substitui por um hidrogel que é transparente (3-5).

O procedimento lembra o preparo de uma gelatina. Para clarear o cérebro, os pesquisadores inicialmente infundiram uma solução gelada com moléculas individuais do hidrogel dentro do cérebro. Quando o tecido é aquecido, as moléculas de hidrogel se agregam formando uma malha que dá sustentação ao tecido. É esta matriz, que parece uma gelatina, que mantem a estrutura do cérebro enquanto um campo elétrico retira as moléculas de gordura do cérebro. O resultado é um cérebro transparente, que mantém intacta a posição das células e até mesmo das proteínas deste tecido.

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Figura 2. Imagem de um cérebro submetido à técnica CLARITY (Imagem: Deisseroth lab)

A matriz gelatinosa que mantém a estrutura do cérebro é permeável a moléculas fluorescentes, que podem ser usadas para marcar proteínas específicas dentro dos neurônios no cérebro. Com o cérebro transparente e as moléculas fluorescentes é possível fazer incríveis imagens em três dimensões do cérebro dos camundongos. No futuro, esta técnica poderá ser aplicada a órgãos humanos, aumentando ainda mais o entendimento sobre doenças neurológicas e a mente humana.

Em nosso laboratório iniciamos os primeiros experimentos implantando essa técnica. Muito além da própria técnica em si, iniciamos a produção de um camundongo transgênico cujos neurônios são coloridos, permitindo a visualização pela técnica CLARITY as vias formadas pelas células nervosas.

Entender quais são as vias de comunicação neurais e como elas interconvergem entre si possibilitará prever a via de formação dos pensamentos, como o Mal de Alzheimer, Mal de Parkinson, Doença de Huntigton, entre outras doenças neurodegenerativas avançam com a idade e inibir seus processos de degeneração de suas respectivas áreas cerebrais.

Referências

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

2. Pinto MCX. GPS NA CABEÇA! O Mapa Do Mundo Em Nossos Cérebros. Nanocell News. 2014;2(4).

3. Tomer R, Ye L, Hsueh B, Deisseroth K. Advanced CLARITY for rapid and high-resolution imaging of intact tissues. Nature protocols. 2014;9(7):1682-97.

4. Chung K, Wallace J, Kim SY, Kalyanasundaram S, Andalman AS, Davidson TJ, et al. Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature. 2013;497(7449):332-7.

5. Yang B, Treweek JB, Kulkarni RP, Deverman BE, Chen CK, Lubeck E, et al. Single-Cell Phenotyping within Transparent Intact Tissue through Whole-Body Clearing. Cell. 2014;158(4):945-58.

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