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O consumo pesado de álcool pode causar desregulação permanente dos neurônios, ou células cerebrais, em adolescentes, de acordo com um novo estudo em camundongos. As descobertas sugerem que a exposição a níveis excessivos de álcool durante a adolescência, quando o cérebro ainda está se desenvolvendo, leva a mudanças duradouras na capacidade do cérebro de sinalizar e se comunicar – potencialmente preparando o terreno para mudanças comportamentais de longo prazo e sugerindo os mecanismos das alterações cognitivas induzidas pelo álcool em humanos.
“O que estamos vendo aqui”, disse Nikki Crowley, professora assistente de biologia e engenharia biomédica e Huck Early Chair em Neurobiologia e Engenharia Neural, “é que, se o consumo excessivo de álcool pelos adolescentes tira os neurônios dessa trajetória, eles podem não conseguir de volta, mesmo que o consumo de álcool pare.”
O córtex pré-frontal é uma região cerebral chave para o funcionamento executivo, avaliação de risco e tomada de decisão. De acordo com Crowley, não está totalmente formado em adolescentes e ainda está amadurecendo em humanos até por volta dos 25 anos. Interrupções em seu desenvolvimento em jovens podem ter consequências sérias e duradouras, acrescentou Crowley.
“O consumo excessivo de álcool é problemático para todos e deve ser evitado, mas os cérebros dos adolescentes parecem ser particularmente vulneráveis às consequências, que nos humanos os seguirão por décadas”, disse Crowley.
A equipe, liderada por Avery Sicher, estudante de doutorado no programa de neurociência da Penn State, usou um modelo de exposição adolescente ao etanol em camundongos para entender como diferentes populações de neurônios no córtex, a camada mais externa do cérebro, são alteradas pelo consumo excessivo de álcool. consumo. Neste modelo, os camundongos são conhecidos por consumir álcool em padrões que se aproximam do consumo excessivo de álcool humano – definido pelo Instituto Nacional de Abuso de Álcool e Alcoolismo como um padrão de consumo de álcool que leva a uma concentração de álcool no sangue de 0,08% ou superior, geralmente em cerca de duas horas. O consumo excessivo de álcool é considerado um dos padrões mais perigosos de abuso de álcool, e entender seu impacto no cérebro em desenvolvimento pode ajudar a informar o tratamento.
Sicher e seus colegas deram aos ratos acesso ao álcool durante um período de 30 dias. Devido ao seu desenvolvimento mais rápido e vida útil mais curta, isso correspondia a cerca de 11 a 18 anos em anos humanos. Eles então analisaram as propriedades eletrofisiológicas de diferentes neurônios em todo o córtex pré-frontal para entender como o consumo excessivo de álcool na adolescência influenciava a fiação e o disparo desses circuitos. Sicher et ai. usou eletrofisiologia de patch clamp de células inteiras, combinada com técnicas como a optogenética, que permitiu à equipe isolar neurônios individuais e registrar medições relacionadas à excitabilidade intrínseca, como o potencial de membrana em repouso e a capacidade de cada neurônio disparar potenciais de ação. Isso permitiu que eles entendessem como esses neurônios mudaram sua capacidade de sinalizar com outros neurônios.
Eles descobriram que os neurônios da somatostatina, uma população-chave de células que fornecem inibição da liberação de neurotransmissores de outros tipos de células em todo o cérebro e ajudam a “amortecer o ruído”, pareciam estar permanentemente desregulados nos camundongos que bebiam em comparação com os camundongos que foram só fornecia água durante todo o desenvolvimento. Os neurônios da somatostatina liberam tanto neurotransmissores inibitórios, como o GABA, quanto peptídeos inibitórios, como a somatostatina, e o funcionamento adequado desses neurônios é necessário para um cérebro saudável. Os neurônios eram mais excitáveis - o que significa que eles estavam sinalizando demais e amortecendo a atividade de outros neurônios-chave – até 30 dias depois que os ratos pararam de beber álcool, quando os ratos passaram para a idade adulta.
“Os neurônios têm uma trajetória de desenvolvimento relativamente fixa – eles precisam chegar aonde estão indo e se sincronizar com os parceiros certos durante períodos específicos de desenvolvimento para funcionar adequadamente”, explicou Crowley.
David Starnes, um estudante de graduação em biologia no Schreyer’s Honor College, realizou contagens de células de somatostatina para quantificar a densidade celular antes e depois do consumo de etanol. Ele descobriu que, embora os dados de eletrofisiologia sugerissem que esses neurônios se conectam de maneira diferente, o número de neurônios SST não parece mudar como resultado do consumo excessivo de álcool.
Outros autores do artigo incluem Keith Griffith, um técnico de pesquisa no laboratório e ex-graduando em Ciências da Engenharia e Mecânica, Grace Smith, uma estudante de pós-graduação em Engenharia Biomédica, Dakota Brockway, uma estudante de pós-graduação em neurociência, e Nigel Dao, um ex-pesquisador técnico de laboratório e atual aluno de doutorado na New York University. Esta pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde e pelos Institutos Huck de Ciências da Vida da Penn State.
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