.
Investigadores do Cedars-Sinai criaram modelos gerados por computador para preencher a lacuna entre dados de “tubo de ensaio” sobre neurônios e a função dessas células no cérebro vivo. Seu estudo, publicado na revista revisada por pares Natureza Comunicações, poderia ajudar no desenvolvimento de tratamentos para doenças e distúrbios neurológicos que visam tipos específicos de neurônios com base em suas funções.
“Este trabalho nos permite começar a olhar para o cérebro como a máquina complexa que é, em vez de um pedaço homogêneo de tecido”, disse Costas Anastassiou, PhD, pesquisador dos departamentos de Neurologia, Neurocirurgia e Ciências Biomédicas do Cedars -Sinai e autor sênior do estudo. “Uma vez que somos capazes de distinguir entre os diferentes tipos de células, em vez de dizer que todo o cérebro tem uma doença, podemos perguntar quais tipos de neurônios são afetados pela doença e adaptar os tratamentos a esses neurônios”.
Os neurônios são as principais unidades funcionais do cérebro. Os sinais que passam por essas células – na forma de ondas elétricas – dão origem a todo pensamento, sensação, movimento, memória e emoção.
O estudo usou dados de camundongos de laboratório para estabelecer um novo método para examinar as relações entre o tipo de neurônio e a função, e focou no córtex visual primário do camundongo, que recebe e processa informações visuais. É uma das partes do cérebro mais bem estudadas – tanto in vitro, onde o tecido é estudado em uma placa ou tubo de ensaio fora do organismo vivo, quanto in vivo, onde é estudado no animal vivo.
O objetivo dos investigadores era ligar os dois mundos.
“Com base em estudos in vitro de composição genética e estrutura física, sabemos algo sobre a aparência de várias classes de neurônios, mas não sua função no cérebro vivo”, disse Anastassiou. “Quando registramos a atividade das células cerebrais in vivo, podemos ver a que neurônios estão respondendo e qual é sua função, mas não a que classes de neurônios eles pertencem”.
Para vincular a forma à função, os pesquisadores primeiro usaram informações in vitro para criar modelos computacionais de vários tipos de neurônios e simular seus padrões de sinalização.
Em seguida, eles aproveitaram a mais nova tecnologia de gravação de um único neurônio para observar a atividade no cérebro de camundongos de laboratório enquanto os camundongos eram expostos a diferentes tipos de estímulos visuais. Com base nas formas dos sinais ou “espinhos” dos neurônios em resposta à entrada visual, os pesquisadores separaram as células que registraram em seis grupos.
“Uma vez que tínhamos nossos modelos e nossos dados in vivo, a questão fundamental era quais modelos computacionais produziram a forma de sinalização e forma de onda mais semelhante a cada um dos seis grupos in vivo que identificamos e vice-versa”, disse Anastassiou. “Nem todos os clusters e modelos in vivo combinaram perfeitamente, mas alguns sim”.
Mais dados, e possivelmente experimentos envolvendo estímulos visuais mais sofisticados, podem ser necessários para combinar todos os modelos computacionais e clusters de células, e Anastassiou disse que estudos futuros serão dedicados ao aperfeiçoamento do método estabelecido no artigo atual.
“Há uma riqueza de informações sobre a identidade dos tipos de células no cérebro humano, mas não sobre o papel desses tipos de células no funcionamento cognitivo ou como elas são afetadas pela doença”, disse Anastassiou. “Agora há uma janela pela qual podemos olhar para essas coisas e fazer essas perguntas. É claro que temos um longo caminho a percorrer, mas estamos entusiasmados com os próximos passos nesta jornada.”
O objetivo final é abrir caminho para descobertas que mudam a vida dos pacientes.
“Nossos cientistas de pesquisa estão continuamente se esforçando para expandir nosso conhecimento sobre o funcionamento do cérebro humano no nível mais detalhado”, disse Keith L. Black, MD, presidente do Departamento de Neurocirurgia e Ruth e Lawrence Harvey Chair em Neurociência no Cedars -Sinai. “Definir o tipo específico e a função de cada neurônio pode um dia levar à descoberta de tratamentos que salvam vidas para doenças cerebrais e distúrbios neurológicos.”
.
