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Uma equipe de cientistas do Krembil Brain Institute, parte da University Health Network em Toronto, e da Duke University em Durham, Carolina do Norte, desenvolveu o primeiro modelo de computador que prevê o papel das células gliais corticais na cognição.
O artigo foi publicado hoje na revista Anais da Academia Nacional de Ciências (PNA).
“O papel dos neurônios está bem documentado, mas os neurônios são intercalados com células gliais e muitas sinapses no cérebro têm células gliais próximas”, diz o Dr. Maurizio De Pittà, cientista do Krembil Brain Institute e primeiro autor do estudo. “Atualmente, não entendemos como os neurônios e a glia trabalham juntos, ou como a disfunção glial contribui para os déficits cognitivos”.
As células gliais são abundantes em todo o cérebro e desempenham vários papéis importantes. Há muito se pensa que essas células são espectadores passivos – sustentando fisicamente os neurônios e as sinapses, trazendo nutrientes para os neurônios e removendo toxinas e resíduos. No entanto, os cientistas descobriram recentemente que a glia interage com os neurônios de uma maneira semelhante à maneira como os neurônios se comunicam entre si por meio de sinais químicos.
Este artigo apresenta a primeira teoria do papel da glia no processamento cognitivo, no cérebro. “O tipo de células gliais que estudamos – conhecidas como astrócitos – pode modificar a atividade de nossos circuitos cerebrais e influenciar a maneira como nos comportamos”, diz o Dr. De Pittà.
O estudo analisou o papel dos astrócitos na memória de trabalho, que é a capacidade de armazenar informações para tarefas em andamento, como seguir o enredo de um filme ou contar até dez.
“Sabemos que os astrócitos liberam sinais químicos especializados e mostramos que essa sinalização pode mediar diferentes leituras da memória de trabalho”, diz o Dr. De Pittà. “Revelar que as interações químicas entre neurônios e astrócitos podem estar no centro da memória de trabalho também nos diz o que pode dar errado quando temos déficits de memória de trabalho, que geralmente são sinais de alerta de grandes distúrbios cerebrais”.
Ele acrescenta: “Se quisermos realmente entender a disfunção na memória de trabalho, precisamos considerar a interação entre as células da glia e os neurônios”.
Também anotado no artigo:
• Como os sistemas de rádio, as sinapses têm sido tradicionalmente pensadas para transmitir em uma única banda de frequência. Levando em conta os astrócitos, agora sabemos que pode haver várias bandas de frequência.
• Acredita-se geralmente que diferentes formas de memória de trabalho dependem de uma variedade de circuitos; no entanto, este estudo mostra que os mesmos circuitos neurogliais podem codificar várias formas de memória de trabalho.
• A maneira como os astrócitos são organizados em relação aos neurônios pode controlar nossa capacidade de memória de trabalho, ou quantas coisas podemos ter em mente simultaneamente.
Atualmente, não existem técnicas eficazes para registrar a atividade glial no cérebro humano. Os pesquisadores esperam eventualmente criar um modelo de alta fidelidade – um ‘gêmeo digital’ – dos circuitos neurônio-glia do cérebro, de genes a células. Tal modelo pode ajudar a descobrir marcadores de interações neurogliais e melhorar o diagnóstico e tratamento de várias doenças cerebrais, como Alzheimer, Parkinson e epilepsia.
“Com nossa nova teoria, não estamos apenas olhando para o cérebro em preto e branco – isto é, se determinadas populações de neurônios estão ativas ou inativas. Em vez disso, estamos vendo o cérebro em tecnicolor, obtendo uma compreensão mais profunda da comunicação celular por incluindo glia e sua sinalização”, diz o Dr. De Pittà. “Isso nos dá uma imagem muito mais abrangente e realista da complexidade do cérebro.”
À medida que a tecnologia avança, De Pittà e sua equipe do Krembil usarão seus modelos para desenvolver técnicas para modificar a atividade do circuito neurônio-glial para tratar doenças. “Nosso objetivo final é estudar as interações neuro-gliais para descobrir novos alvos terapêuticos para distúrbios cerebrais”.
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