Cientistas descobrem padrão por trás da conexão entre os neurônios

Imagem: Blue Brain Project

O cérebro é formado por uma enorme rede de fios muito finos, entrelaçados como um espaguete, tecida por bilhões de células nervosas – os neurônios. A tarefa do neurônio é conduzir as mensagens dentro do cérebro e do sistema nervoso e, para isso, ele realiza ligações por meio de um tentáculo (chamado de axônio) com até 20 mil outros neurônios. Essas ligações são as sinapses.

Há tempos, a neurociência tenta fazer um mapa dessas sinapses para tentar entender melhor como a informação flui no cérebro. Mas, como você pode imaginar, não é tarefa fácil. Para conseguir isso, os cientistas precisavam primeiro descobrir se havia uma regra geral que fosse capaz de prever como os neurônios se conectam uns aos outros. Descobrindo essa regra, torna-se possível prever as ligações de praticamente todos os outros.

O Blue Brain Project (ou BBP), um projeto fundado em 2005 pelo Instituto Cérebro e Mente da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, fez progresso nesse sentido. Em um artigo publicado esta semana na PNAS, os cientistas do grupo explicam que conseguiram identificar princípios fundamentais para conseguir criar um mapa de conectividade das sinapses.

Para isso, eles reconstruíram virtualmente um microcircuito cortical e o compararam com o circuito cerebral real de mamíferos. Cada neurônio no circuito foi reconstruído em um modelo 3D em um supercomputador. Cerca de 10.000 neurônios virtuais foram acondicionados em posições aleatórias, respeitando a variedade de tipos encontrados no tecido vivo correspondente.

Henry Markram, diretor do BBP, explica tudo no vídeo abaixo (em inglês). Ali, ele conta que um dos grandes objetivos do grupo era descobrir se os neurônios cresciam de forma independente e se conectavam aos que estivessem no caminho, ou se cada um era especificamente orientado por sinais químicos para encontrar os seus pares certos.

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A descoberta veio com o modelo virtual que eles criaram (e que tem uma precisão de 75 a 95% quando comparado com um cérebro real): “Basicamente, eles crescem fisicamente independentes e formam sinapses nos locais onde se aleatoriamente colidem uns com os outros”, explica. Ou seja, a realidade é mais simples do que eles imaginavam.

Mas o interessante é que eles descobriram também que eliminar ou mudar a posição de certos neurônios não altera a localização das sinapses. “Podemos variar densidade, posição, orientação dos neurônios e nada disso mudou a distribuição das posições das sinapses”, afirmou o neurocientista computacional e autor principal do estudo, Sean Hill. Isso explica por que o cérebro pode resistir a danos e indica que o mapa obtido é semelhante para todo mundo.

Assim, ao analisar os dados obtidos, a equipe da Blue Brain pode agora fazer uma previsão quase perfeita dos locais de todas as sinapses que se formam dentro do circuito cerebral, o que ajudará muito na construção de modelos detalhados do sistema nervoso no futuro.

(Via Medical Xpress)