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Centenas de milhões de anos antes da evolução dos animais com corpos segmentados, esqueletos articulados ou apêndices, invertebrados de corpo mole como as lesmas marinhas dominavam os mares. Um novo estudo encontra paralelos entre a arquitetura cerebral que impulsiona a locomoção em lesmas marinhas e a de criaturas segmentadas mais complexas com esqueletos e apêndices articulados.
Relatado no Journal of Neuroscience, o estudo sugere que, em vez de desenvolver um conjunto inteiramente novo de circuitos neurais para governar o movimento de partes segmentadas do corpo, os insetos, crustáceos e até vertebrados como mamíferos adaptaram uma rede de neurônios, um módulo, que locomoção guiada e postura em organismos muito mais simples.
“As lesmas do mar ainda podem ter esse módulo, uma pequena rede de neurônios chamada ‘A-cluster’, com 23 neurônios identificados até agora”, disse Rhanor Gillette, professor de fisiologia molecular e integrativa da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, que liderou a nova pesquisa. .
“A questão que abordamos neste estudo é se as semelhanças que vemos entre lesmas marinhas e criaturas mais complexas evoluíram independentemente ou se aquelas com partes segmentadas do corpo e apêndices podem ter herdado seus circuitos neurais subjacentes de um ancestral comum bilateral de corpo mole,” ele disse.
Para responder a essa pergunta, Gillette e seus colegas, os ex-alunos Colin Lee e Jeffrey Brown, filmaram os movimentos das lesmas marinhas e combinaram esses dados com respostas registradas à estimulação de nervos e neurônios específicos no cérebro da lesma marinha.
“A lesma marinha predatória que estudamos, Pleurobranchea californicausa cílios em seu pé para rastejar, remando através do muco secretado”, disse Gillette. “Para uma virada postural em direção ou para longe de um estímulo, ele simplesmente encurta um lado de seu corpo e escapa de outros predadores com um nado frenético e balançante – – todos conduzidos pelo A-cluster.”
Estudos anteriores do laboratório da Gillette mostraram que Pleurobranchaea se envolve em cálculos de custo-benefício toda vez que encontra outra criatura na natureza. Se estiver com muita fome, os neurônios que controlam seu ataque e comportamento alimentar ficam em um estado elevado de excitação e irão atrás de quase tudo que cheira a comida. Em outras circunstâncias, não fará nada ou até evitará ativamente o estímulo.
“Esta é uma boa ideia se não precisar de comida e puder evitar outros animais canibais. Pleurobranchaea atraídos por ele”, disse Gillete. “Todos esses comportamentos envolvem como o A-cluster se coordena com as escolhas de ação.”
Nos mamíferos, um módulo especial do cérebro posterior chamado sistema reticular traduz instruções específicas para escolhas de ação de regiões superiores do cérebro para postura e locomoção, disse Gillette. Essa região então envia os comandos motores para a medula espinhal para a transmissão final aos músculos.
“Em particular, o sistema reticular depende de neurônios críticos produtores de serotonina para controlar os movimentos do corpo na postura e na locomoção”, disse ele. “No novo estudo, descobrimos que neurônios produtores de serotonina semelhantes no grupo A de lesmas do mar estão conduzindo comportamentos como perseguição, evitação e fuga.
“Em sua relativa simplicidade, as lesmas-do-mar se assemelham em muitos aspectos ao esperado ancestral mais simples dos animais complexos de hoje”, disse Gillette. “Todos os principais módulos de circuito de escolha de ação, traduzindo essa escolha em comandos motores e geração de padrões motores encontrados nos sistemas nervosos de animais complexos também são identificáveis nas lesmas marinhas de corpo mole mais simples”.
O estudo oferece a primeira evidência de que os circuitos que conduzem a locomoção em animais com corpos e comportamentos complexos “têm analogias funcionais próximas nos moluscos gastrópodes mais simples e podem compartilhar uma herança comum”, disse Gillette.
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