O mesmo gene determina o tamanho de duas áreas cerebrais sensoriais

O mesmo gene determina o tamanho de duas áreas cerebrais sensoriais

A descoberta tem implicações para a compreensão de como o cérebro humano evoluiu e como ele varia entre as pessoas.

LA JOLLA - Quando você olha perplexo para uma ilusão de ótica, duas partes distintas do neocórtex em seu cérebro estão trabalhando duro: o córtex visual primário está recebendo informações sobre o que seus olhos veem, e as áreas visuais de ordem superior ao redor estão tentando interpretar esse complicado amálgama de informações. Essas duas áreas, no entanto, estão ligadas de mais maneiras do que apenas função – o mesmo gene controla o tamanho de cada área, pesquisadores de Salk liderados por Dennis O'Leary descobriram agora.

Os resultados, publicados na revista eLife, ajudam a esclarecer como o cérebro humano evoluiu e podem explicar por que algumas pessoas são melhores em ver ilusões de ótica do que outras.

O neocórtex – aquela camada enrugada mais externa – do cérebro dos mamíferos tem áreas primárias e de ordem superior para visão, audição e tato. Em cada caso, as áreas primárias recebem informações sensoriais do tálamo e as áreas de ordem superior processam essas informações. Os cientistas há muito assumem que os tamanhos dessas áreas são independentes uns dos outros – em parte porque os primatas têm áreas maiores de ordem superior em comparação com outros animais.

Cerca de uma década atrás, o grupo de pesquisa de O'Leary descobriu que um gene chamado Emx2 controlava o tamanho da área visual primária do neocórtex. Desde então, o laboratório estudou o desenvolvimento e a organização do córtex visual inativando o Emx2. Mais recentemente, a equipe se perguntou o que aconteceu com as áreas de ordem superior quando as áreas primárias foram alteradas.

“Queríamos saber como as áreas de ordem superior são afetadas quando o córtex visual é anormalmente grande ou anormalmente pequeno para entender melhor como o layout do córtex é gerado durante o desenvolvimento”, diz Andreas Zembrzycki, pesquisador associado sênior do laboratório O'Leary. e primeiro autor do artigo.

Zembrzycki e O'Leary aumentaram ou diminuíram a atividade do Emx2 em camundongos para tornar as áreas visuais primárias maiores ou menores. Eles então mediram o tamanho das áreas visuais de ordem superior. Em cada caso, as áreas de ordem superior cresceram ou encolheram em proporção direta às áreas primárias - quando a área primária era 150% maior, por exemplo, as áreas de ordem superior também eram cerca de uma vez e meia maiores.

“Esta foi realmente uma grande surpresa”, diz Zembrzycki. A descoberta indica que, ao longo da evolução, as estruturas de ordem superior provavelmente não cresceram desproporcionalmente com as áreas primárias correspondentes. Os novos resultados também sugerem que pessoas com ordens sensoriais primárias maiores provavelmente têm áreas correspondentes de ordem superior maiores. Isso é importante porque há uma enorme variabilidade – de até 300% – nos tamanhos das áreas visuais primárias dos humanos.

Recentemente, os cientistas descobriram que pessoas com áreas visuais primárias menores eram enganadas com mais frequência e mais fortemente por ilusões de ótica. Da mesma forma, quanto maior a sua área visual primária, melhor você interpreta as ilusões de ótica.

“Como o tamanho da área primária e o tamanho das áreas de ordem superior estão ligados, esperamos que essas pessoas também tenham áreas visuais de ordem superior maiores e é isso que as ajuda a ver a ilusão com clareza”, diz Zembrzycki. Além da população em geral, perturbações no tamanho e estrutura das áreas sensoriais primárias têm sido associadas a doenças, incluindo autismo. “À luz de nossas descobertas, definitivamente vale a pena considerar que os déficits de área de ordem superior também podem contribuir para a doença”, acrescenta ele.

Como o trabalho atual foi feito em camundongos, O'Leary e Zembrzycki querem confirmar a ligação em humanos usando varreduras cerebrais para medir a variação natural nas áreas neocorticais e procurar possíveis ligações com doenças.

Outros pesquisadores do estudo foram Adam M. Stocker, Axel Leingartner, Setsuko Sahara, Shen-Ju Chou e Scott May, do Salk Institute; e Valery Kalatsky e Michael Stryker do University of California, San Francisco.

O trabalho foi apoiado pelo Vincent J. Coates Chair of Molecular Neurobiology no Salk Institute for Biological Sciences.