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Uma equipe de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, em Cingapura (NTU Cingapura), descobriu novas pistas sobre como os produtos químicos liberados pelas células cerebrais regulam nossa capacidade de atenção.
As descobertas do estudo podem abrir caminho para novas terapias para tratar condições neurológicas associadas a dificuldades de concentração, como depressão e transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH).
Para se comunicarem entre si, os neurônios do cérebro e do sistema nervoso liberam substâncias químicas chamadas neurotransmissores, que transmitem mensagens de uma célula para outra. Os neurotransmissores são cruciais para o funcionamento do cérebro e para a regulação de todas as funções corporais, desde a respiração e frequência cardíaca até a reprodução.
Estas substâncias químicas também coordenam processos cognitivos que nos permitem concentrar-nos em informações importantes dentro da constante barragem de estímulos que o cérebro recebe do ambiente externo, também conhecido como a nossa capacidade de atenção.
Os investigadores há muito que pensam que a nossa capacidade de atenção era dirigida por apenas um neurotransmissor, a acetilcolina, que excita os neurónios e faz com que disparem sinais eléctricos. No entanto, trabalhos recentes sugerem que a atenção pode exigir outro neurotransmissor, o ácido gama-aminobutírico (GABA), que inibe os neurônios de receber e enviar mensagens.
Em seu estudo publicado no Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS), a equipe demonstrou pela primeira vez que o GABA atua em conjunto com a acetilcolina em uma sequência precisa para regular a transmissão de sinais de uma parte da rede de processamento de informações do cérebro, chamada claustro.
Escondido nas profundezas do cérebro, o claustro é uma estrutura fina em forma de folha que recebe e processa informações de diferentes partes dele. O claustro ajuda a regular a concentração, mas o seu papel exato permanece desconhecido.
Neurotransmissores alternam “como um interruptor” para transmitir informações
Em experimentos de laboratório, os cientistas da NTU investigaram como os neurônios do claustro de camundongos respondem à acetilcolina e ao GABA produzidos por uma parte do cérebro chamada prosencéfalo, que desempenha um papel central em diversas funções cerebrais.
O principal avanço tecnológico que permitiu aos pesquisadores fazer essa descoberta é chamado optogenética. A optogenética usa proteínas sensíveis à luz para controlar seletivamente a atividade de tipos específicos de neurônios no cérebro. Neste caso, os neurônios do prosencéfalo que liberam acetilcolina e GABA foram ativados pela luz, permitindo à equipe medir a resposta do claustro a tal estímulo.
Eles descobriram que dois tipos de neurônios no claustro, que enviam sinais de saída para diferentes partes do cérebro, respondem de maneiras opostas à acetilcolina e ao GABA. Os neurônios que se estendem às estruturas profundas do cérebro foram excitados pela acetilcolina, enquanto os neurônios que se estendem às estruturas da superfície do cérebro foram inibidos pelo GABA.
Através desta sequência coordenada de ações opostas, os dois neurotransmissores alternam a transferência de informações entre o claustro e o resto do cérebro, como um interruptor. O estudo fornece evidências de que os neurotransmissores regulam um “microcircuito” no cérebro, que permite ao órgão diferenciar informações importantes do ruído, ajudando a pessoa a prestar atenção.
As ações opostas dos neurotransmissores (acetilcolina e GABA) nos neurônios do claustro permitem que os sinais cerebrais sejam codificados de forma eficiente, permitindo que o cérebro preste atenção e ignore o ruído.
Primeiro autor, Sr. Aditya Nair, ex-pesquisador da LKCMedine e atual Ph.D. estudante da Caltech, disse: “Nosso estudo avança nossa compreensão do papel do claustro no direcionamento da capacidade de atenção. Compreender como o claustro regula a capacidade de atenção no nível celular também fornece uma janela para outras áreas reguladas por vias de sinalização semelhantes, como excitação e aprendizagem .”
O investigador principal e neurocientista Professor George Augustine da Escola de Medicina Lee Kong Chian da NTU (LKCMedine) disse: “Ao compreender como a acetilcolina e o GABA trabalham juntos para direcionar nossa atenção, terapias novas e mais eficazes podem ser desenvolvidas no futuro para melhorar a capacidade de atenção de pacientes com condições como TDAH e depressão.”
Comentando como especialista independente, o Dr. Geoffrey Tan, Consultor (Psiquiatria) Clínico-Cientista do Instituto de Saúde Mental de Cingapura, disse: “Direcionar a atenção e realizar multitarefas são processos cognitivos cruciais para o funcionamento diário que exigem alternar entre redes ou circuitos no Este estudo identifica um “interruptor” no claustro que fornece um mecanismo pelo qual a acetilcolina pode conduzir cálculos como esses. É oportuno, à medida que incorporamos cada vez mais redes cerebrais na forma como pensamos sobre cognição, condições psiquiátricas e até mesmo intervenções como atenção plena. “
Os próximos passos deste projeto serão determinar como a alteração do interruptor do transmissor duplo altera a atenção e os distúrbios cerebrais que afetam a atenção, como o TDAH. Também será importante determinar se o mecanismo de mudança se aplica a outros processos cerebrais, como excitação e aprendizagem.
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