Cérebro adulto elimina conexões ramificadas de novos neurônios

Cérebro adulto elimina conexões ramificadas de novos neurônios

O estudo de Salk é o primeiro a acompanhar de perto o desenvolvimento de novos neurônios no cérebro adulto, fornecendo informações potenciais sobre distúrbios do neurodesenvolvimento, como autismo e esquizofrenia

LA JOLLA—Ao ajustar sua arquitetura, o cérebro adulto funciona como um escultor—começando com mais do que precisa para poder esculpir o excesso para alcançar o design perfeito. Essa é a conclusão de um novo estudo que rastreou células em desenvolvimento em um cérebro de camundongo adulto em tempo real.

Novas células cerebrais começaram com um período de supercrescimento, enviando uma infinidade de ramificações neuronais, antes que o cérebro eliminasse as conexões. A observação, descrita em 2 de maio de 2016 em Nature Neuroscience, sugere que novas células no cérebro adulto têm mais em comum com as do cérebro embrionário do que os cientistas pensavam anteriormente e podem ter implicações para a compreensão de doenças, incluindo autismo, deficiência intelectual e esquizofrenia.

“Ficamos surpresos com a extensão da poda que vimos”, diz o autor sênior medidor enferrujado, professor do Laboratório de Genética de Salk e titular da Vi and John Adler Chair for Research on Age-Related Neurodegenerative Disease.

Enquanto a maioria dos bilhões de células do cérebro é formada antes do nascimento, Gage e outros mostraram anteriormente que em algumas áreas selecionadas do cérebro dos mamíferos, as células-tronco se desenvolvem em novos neurônios durante a idade adulta. No novo estudo, o grupo de Gage se concentrou nas células do giro denteado, uma área profunda do cérebro considerada responsável pela formação de novas memórias. Os cientistas usaram uma nova técnica de microscopia para observar novas células sendo formadas no giro denteado de camundongos adultos.

“Esta é a primeira vez que conseguimos visualizar neurônios denteados crescendo em um animal vivo”, diz Tiago Gonçalves, pesquisador associado do laboratório Gage e primeiro autor do novo artigo.

Gonçalves e Gage acompanharam — diariamente — o crescimento dos neurônios durante várias semanas. Quando os animais foram alojados em ambientes com muitos estímulos – rodas, tubos de plástico e cúpulas – as novas células cresceram rapidamente, enviando dezenas de ramos chamados dendritos que recebem sinais elétricos dos neurônios circundantes. Quando mantidos em compartimentos vazios, os novos neurônios cresceram um pouco mais devagar e enviaram, em média, alguns dendritos a menos. Mas, em ambos os casos, os dendritos das novas células começaram a ser podados.

“O que realmente surpreendeu foi que as células que inicialmente cresceram mais rápido e ficaram maiores foram podadas para que, no final, ficassem parecidas com todas as outras células”, diz Gonçalves. Ele e seus colegas mostraram que mudar as vias de sinalização poderia imitar alguns dos efeitos do ambiente complexo – as células cresceram mais inicialmente, mas também diminuíram mais cedo.

Então, por que o cérebro gastaria energia desenvolvendo mais dendritos do que o necessário? Os pesquisadores suspeitam que quanto mais dendritos um neurônio começa, mais flexibilidade ele tem para podar exatamente os ramos certos.

“Os resultados sugerem que existe uma pressão biológica significativa para manter ou reter a árvore dendrítica desses neurônios”, diz Gage.

Defeitos nos dendritos dos neurônios têm sido associados a numerosos distúrbios cerebrais, incluindo esquizofrenia, mal de Alzheimer, epilepsia e autismo. Mapear como o cérebro molda essas ramificações – tanto durante o desenvolvimento embrionário quanto na idade adulta – pode ser a chave para entender a saúde mental.

“Isso também tem grandes repercussões na medicina regenerativa”, diz Gonçalves. “Poderíamos substituir células nesta área do cérebro por novas células-tronco e elas se desenvolveriam da mesma maneira? Ainda não sabemos.”

Outros pesquisadores do estudo foram Cooper W. Bloyd, Matthew Shtrahman, Stephen T. Johnston, Simon T. Schafer, Sarah L. Parylak, Tranh Tran e Tina Chang, do Salk Institute.

O trabalho e os pesquisadores envolvidos foram apoiados por bolsas da Fundação James S. McDonnell, CIRM, G. Harold & Leila Y. Mathers Charitable Foundation, Annette Merle Smith, Fundação JBP, NIH e The Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust.