.
Quando aprendemos algo novo, nossas células cerebrais (neurônios) se comunicam entre si através de sinais elétricos e químicos. Se o mesmo grupo de neurônios se comunica frequentemente, as conexões entre eles ficam mais fortes. Este processo ajuda nosso cérebro a aprender e lembrar coisas e é conhecido como potenciação de longo prazo ou LTP.
Outro tipo de LTP ocorre quando o cérebro é temporariamente privado de oxigênio – potenciação de longo prazo induzida por anóxia ou aLTP. aLTP bloqueia o processo anterior, prejudicando assim o aprendizado e a memória. Portanto, alguns cientistas pensam que o aLTP pode estar envolvido em problemas de memória observados em condições como o acidente vascular cerebral.
Pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST) e seus colaboradores estudaram detalhadamente o processo aLTP. Eles descobriram que a manutenção do aLTP requer o aminoácido glutamato, que desencadeia a produção de óxido nítrico (NO) tanto nos neurônios quanto nos vasos sanguíneos cerebrais. Este processo forma um ciclo de feedback positivo de glutamato-NO-glutamato. Seu estudo, publicado em iCiênciaindica que a presença contínua de aLTP pode potencialmente dificultar os processos de fortalecimento da memória do cérebro e explicar a perda de memória observada em certos pacientes após sofrer um acidente vascular cerebral.
A resposta do cérebro ao baixo nível de oxigênio
Quando há falta de oxigênio no cérebro, o glutamato, um neurotransmissor, é liberado dos neurônios em grandes quantidades. Este aumento de glutamato provoca a produção de NO. O NO produzido nos neurônios e nos vasos sanguíneos cerebrais aumenta a liberação de glutamato dos neurônios durante o aLTP. Este ciclo glutamato-NO-glutamato continua mesmo depois que o cérebro recebe oxigênio suficiente.
“Queríamos saber como a depleção de oxigênio afeta o cérebro e como essas mudanças ocorrem”, afirmou o Dr. Han-Ying Wang, pesquisador da antiga Unidade de Função Sináptica Celular e Molecular do OIST e principal autor do estudo. “Sabe-se que o óxido nítrico está envolvido na liberação de glutamato no cérebro quando há falta de oxigênio, mas o mecanismo não era claro”.
Durante um acidente vascular cerebral, quando o cérebro fica privado de oxigênio, a amnésia – a perda de memórias recentes – pode ser um dos sintomas. Investigar os efeitos da deficiência de oxigênio no cérebro é importante devido aos potenciais benefícios medicinais. “Se conseguirmos descobrir o que está errado nesses neurônios quando eles não têm oxigênio, isso pode apontar na direção de como tratar pacientes com AVC”, disse o Dr. Patrick Stoney, cientista da Unidade de Neurociência Sensorial e Comportamental da OIST e ex-membro do a Unidade de Função Sináptica Celular e Molecular, explicou.
Tecidos cerebrais de camundongos foram colocados em solução salina, imitando o ambiente natural do cérebro vivo. Normalmente, esta solução é oxigenada para atender às altas demandas de oxigênio do tecido cerebral. No entanto, a substituição do oxigênio por nitrogênio permitiu aos pesquisadores privar as células de oxigênio por períodos de tempo precisos.
Os tecidos foram então examinados ao microscópio e eletrodos foram colocados sobre eles para registrar a atividade elétrica de cada célula. As células foram estimuladas de uma forma que imita a forma como seriam estimuladas em ratos vivos.
Parando a memória e a atividade de aprendizagem
Os cientistas descobriram que a manutenção do aLTP requer a produção de NO tanto nos neurônios quanto nos vasos sanguíneos do cérebro. Cientistas colaboradores da Unidade de Neuroimagem Óptica do OIST mostraram que, além de neurônios e vasos sanguíneos, o aLTP requer a atividade de astrócitos, outro tipo de célula cerebral. Os astrócitos conectam e apoiam a comunicação entre neurônios e vasos sanguíneos.
“A manutenção a longo prazo do aLTP requer síntese contínua de óxido nítrico. A síntese de NO é autossustentável, apoiada pela alça NO-glutamato, mas o bloqueio das etapas moleculares para a síntese de NO ou aquelas que desencadeiam a liberação de glutamato eventualmente interrompem a alça e interrompem o aLTP ”, explicou o Prof. Tomoyuki Takahashi, líder da antiga Unidade de Função Sináptica Celular e Molecular da OIST.
Notavelmente, os processos celulares que suportam o aLTP são partilhados por aqueles envolvidos no fortalecimento e aprendizagem da memória (LTP). Quando o aLTP está presente, ele sequestra as atividades moleculares necessárias para o LTP e a remoção do aLTP pode resgatar esses mecanismos de aumento da memória. Isto sugere que o aLTP de longa duração pode obstruir a formação da memória, possivelmente explicando por que alguns pacientes apresentam perda de memória após um acidente vascular cerebral curto.
O professor Takahashi enfatizou que a formação de um ciclo de feedback positivo formado entre o glutamato e o NO quando o cérebro é temporariamente privado de oxigênio é uma descoberta importante. Explica o aLTP de longa duração e pode oferecer uma solução para a perda de memória causada pela falta de oxigênio.
.
