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Um novo estudo com ratos do Instituto Holandês de Neurociências (NIN) revela que os neurônios estabelecem “minicomputadores” muito cedo na vida para tornar o cérebro computacionalmente poderoso.
Construir um cérebro funcional requer que circuitos neuronais sejam conectados com alta especificidade. Os principais participantes desse sistema são extensões ramificadas de neurônios chamadas dendritos, que processam e integram as informações que recebem de outros neurônios. Anteriormente, neurocientistas computacionais propuseram que os dendritos podem computar informações localmente em muitos segmentos individuais dentro de uma célula. Essas “subunidades computacionais” ou “minicomputadores” aumentariam drasticamente o poder computacional de um neurônio. No entanto, como os neurônios conectam esses minicomputadores dentro do cérebro vivo durante o desenvolvimento ainda é desconhecido.
Mas e se pudéssemos observar o desenvolvimento dessas subunidades na vida real? Em um novo estudo do grupo de Christian Lohmann, pesquisadores analisaram as subunidades computacionais no cérebro intacto em desenvolvimento de camundongos jovens. Eles de fato descobriram que os pontos de comunicação nos dendritos, ou sinapses, são agrupados de acordo com as informações que estão transmitindo. Em outras palavras, sinapses vizinhas que transmitem informações semelhantes são agrupadas em domínios dendríticos.
Gravações ao vivo
Christian Lohmann: ‘Fizemos essa descoberta gravando vídeos de lapso de tempo de dendritos de neurônios individuais no córtex de camundongos vivos. Curiosamente, essa classificação já acontece antes de os camundongos abrirem os olhos, então antes de receberem informações visuais. Aqui, demonstramos que as sinapses vizinhas são frequentemente coativas. Quando as sinapses estão mais distantes umas das outras, elas são menos coativas. Parece que essa atividade espontânea (a atividade que o cérebro gera antes da abertura dos olhos) é suficiente para classificar as sinapses em domínios e, portanto, provavelmente para estabelecer as subunidades computacionais.
Mas por que isso é importante? Este trabalho poderia potencialmente explicar por que certos erros no desenvolvimento podem causar distúrbios do neurodesenvolvimento. “Para investigar isso mais a fundo, gostaríamos de analisar modelos de camundongos com distúrbios do neurodesenvolvimento, para ver se a classificação de sinapses está ausente ou alterada. Isso apoiaria a ideia de que a classificação bem-sucedida de sinapses ao longo dos dendritos é necessária para o desenvolvimento de um cérebro saudável.”
Respostas a essa pergunta nos ajudarão a entender melhor como nossos cérebros se desenvolvem e como erros no desenvolvimento podem comprometer o poder computacional do cérebro. Elas também poderiam potencialmente dar novas ideias para projetar redes neuronais artificiais inspiradas biologicamente para processamento de informações de alto nível, como por exemplo IA. Lohmann conclui: “Para mim, a coisa mais fascinante é como especificamente os neurônios são conectados e quão cedo isso é possível sem nem mesmo saber nada sobre o mundo exterior. É incrível como o cérebro pode fazer isso.”
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