O sistema complexo que é nosso cérebro não seria organizado de maneira hierarquizada, lembraria, sim, uma rede Internet onde tudo se comunica com tudo. Um meio que permitiria ao cérebro utilizar vias neuronais alternativas no caso de danos.

Nosso cérebro é bem "mapeado": os hemisférios direito e esquerdo e seus diferentes lóbulos, o cerebelo, o corpo caloso... As funções das diferentes regiões são igualmente bem definidas (áreas da linguagem, da motricidade, da visão...). Este não é um mistério, os neurônios constituem os "blocos de construção" básicos do cérebro. Estas células, com longos prolongamentos axônicos, são essenciais à comunicação no interior do cérebro: em nível da sinapse, a região entre dois neurônios, moléculas são liberadas pelo axônio e captadas pelo neurônio seguinte que será, então, ativado.

Mas, como é organizada a rede neuronal e como é gerado o fluxo de informações permanentes? Inicialmente, os cientistas optaram por uma rede hierarquizada onde um ou vários neurônios passam a informação aos seguintes, segundo uma cadeia bem definida. Com cem bilhões de neurônios no cérebro humano, a organização, de fato, precisa ser perfeita! Contudo, o maquinismo das redes neuronais segue sendo bastante misterioso.

A quantidade fenomenal de trabalho e, sobretudo, a falta de ferramentas constituem as dificuldades ao estudo das relações interneuronais. Todavia, o National Institute of Health anunciou sua intenção de mapear o conjunto de redes neuronais humanas, chamado connectome, graças ao financiamento do Human Connectome Project. As ferramentas das neurociências, efetivamente, evoluíram e parecem, hoje, muito potentes para atingir este intento.


Redes alternativas de ajuda

Cientistas da Universidade da Califórnia do Sul (USC) desenvolveram uma técnica derivada de técnicas de imagiamento cerebrais existentes, porém mais potente porque, doravante, é possível visualizar simultaneamente quatro marcadores neuronais. O método consiste na injeção de dois pares de marcadores em dois sítios do cérebro de rato: cada par de marcadores compreende uma molécula anterógrada (que atravessa a sinapse, rumo ao neurônio seguinte) e uma molécula retrógrada (que vai junto do axônio).

A seleção de cérebros de ratos, a realização de cortes e sua observação usando um microscópio confocal permitem a visualização dos marcadores, após a adição de anticorpos fluorescentes, específicos para cada um (uma cor é atribuída a cada marcador) e, assim, determinar os neurônios envolvidos nos circuitos. Esta técnica permite a visualização de dois circuitos, ou zonas do mesmo circuito, simultaneamente, em ambos os sentidos.

Exemplo de imagens de uma mesma região, obtidas graças à utilização simultânea de dois marcadores, especificamente reconhecidos por dois anticorpos diferentes.

Crédito: PNAS.

Os pesquisadores aplicaram este método a uma região do cérebro de ratos, envolvidos na satisfação da busca por alimentos e publicaram suas observações na revista PNAS. Os resultados mostram um circuito muito complexo sob forma de loops e circuitos que não parecem hierarquizados: não há nem alto nem baixo, a exemplo da rede Internet.

Ainda que apoiado por tais trabalhos, o modelo hipotético das ligações neuronais não foi provado. Os circuitos neuronais observados deverão ser validados fisiologicamente, para assegurar sua realidade biológica e funcional. Não obstante, essa distribuição dos papéis dos neurônios poderia conferir uma vantagem: um corte entre dois neurônios deixaria o circuito sempre funcional, graças à existência de conexões alternativas. Esta estratégia protegeria, portanto, o cérebro contra danos cerebrais, fato que a hipótese de conexões hierarquizadas não permitiria.

Futura Sciences (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: o trabalho: "Hypothesis-driven structural connectivity analysis supports network over hierarchical model of brain architecture", que deu origem a esta notícia, é de autoria de R. H. Thompson e L. W. Swanson e foi publicado, on-line, na revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), agosto, 2010, DOI: 10.1073/pnas.1009112107.


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