O local onde as células cerebrais obtêm suas informações pode determinar seu papel nas doenças

O local onde as células cerebrais obtêm suas informações pode determinar seu papel nas doenças

Cientistas da Salk encontram diferenças nas vias de comunicação para dois tipos de células implicadas em distúrbios psiquiátricos e de movimento

LA JOLLA — Se 95% dos seus vizinhos são tagarelas e extrovertidos, você provavelmente sabe mais sobre eles do que os 5% que são reclusos e tímidos. É semelhante para os neurocientistas que estudam o corpo estriado, uma região do cérebro associada ao controle de ações e ao aprendizado: eles sabem muito mais sobre os 95% dos neurônios que se comunicam com regiões externas do que os 5% que se comunicam apenas dentro do corpo estriado.

Os cientistas do Instituto Salk mapearam de onde vêm as informações dos 5% e, no processo, esclareceram a relação de dois tipos de neurônios com distúrbios psiquiátricos e sensoriais/movimentos, respectivamente. As diferentes vias de comunicação que esses dois tipos de “interneurônios” representam podem oferecer novos alvos de drogas para distúrbios tão diversos quanto Parkinson, TOC, depressão e autismo. A obra saiu na revista eLife em maio 1, 2018.

“A dificuldade em estudar interneurônios estriatais é que existem tão poucos deles”, diz Xin Jin, professor associado do Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk e autor sênior do novo artigo. “Tem sido realmente desafiador atingir apenas uma dúzia de células cerebrais e aprender qualquer coisa sobre causa e efeito.”

Os dois tipos de interneurônios estudados, ChAT e PV, compreendem menos de 2% do total de neurônios no corpo estriado. O pouco que se sabe sobre sua função no corpo estriado vem de estudos pós-morte de tecido cerebral humano. Em comparação com tecido cerebral saudável, amostras de pacientes com depressão e esquizofrenia mostram reduções nos interneurônios ChAT, enquanto amostras de pessoas com distúrbios do movimento, como doença de Huntington, síndrome de Tourette e distonia, mostram reduções nos interneurônios PV.

Mas com tão poucos de cada tipo no cérebro, as técnicas tradicionais, como o monitoramento da atividade das células cerebrais, não poderiam fornecer dados suficientes para confirmar a função exata desses interneurônios. Assim, o laboratório de Jin adotou uma abordagem mais global. Eles usaram uma técnica pioneira do colega cientista de Salk, Edward Callaway, para aproveitar um vírus da raiva modificado marcado com um marcador fluorescente para rastrear quais células cerebrais estavam se comunicando entre si em camundongos.

Ao fazer isso, a equipe Salk descobriu várias coisas interessantes: primeiro, que os sinais de comunicação para os neurônios ChAT vieram principalmente de áreas do cérebro responsáveis ​​por funções cognitivas; e, em segundo lugar, essa entrada para os neurônios PV veio principalmente de áreas sensório-motoras. Juntos, eles reforçaram as observações clínicas em pacientes humanos e implicaram seus diferentes papéis na função cognitiva versus sensório-motora. Além disso, a equipe descobriu uma nova conexão nunca observada antes: um aglomerado de neurônios chamado núcleo reticular talâmico (TRN) que se projeta diretamente para o corpo estriado. Isso foi surpreendente porque o TRN foi pensado para ser limitado em suas projeções para a região do cérebro para o qual é nomeado, o tálamo.

Como o resultado do TRN foi tão inesperado, Jin e o primeiro autor, Jason Klug, procuraram verificar o resultado inicial da raiva com dois métodos independentes: optogenética, que usa luz para estimular os neurônios a disparar, e eletrofisiologia, que registra a atividade elétrica. Ao fazer com que os neurônios no TRN disparem, os pesquisadores registraram se os interneurônios PV no corpo estriado responderam. Os neurônios o fizeram, o que validou a evidência da comunicação TRN-estriatal.

“A combinação de técnicas foi crucial para essa descoberta e nos permitiu explorar entradas não descobertas ou subestimadas para neurônios estriatais. Empregamos o rastreamento da raiva para rastrear as informações anatômicas e usamos a eletrofisiologia e a optogenética para verificar a conectividade funcional”, diz Klug, pesquisador associado da Salk.

Jin acrescenta: “Há muito se pensa que o TRN funciona como um 'refletor' atencional, inicialmente proposto por Francis Crick em 1984. Nossa descoberta oferece um mecanismo previamente desconhecido para coordenar a atenção e a ação por meio da comunicação TRN-estriatal e tem implicações importantes para funções cerebrais tanto na saúde quanto na doença”.

O trabalho do laboratório continuará a definir as funções dos interneurônios ChAT e PV no controle do comportamento e a investigá-los como alvos potenciais para o tratamento de doenças psiquiátricas e neurológicas.

Outros autores incluem Max D. Engelhardt, Cara N. Cadman, Hao Li, Jared B. Smith, Sarah Ayala, Elora W. Williams e Hilary Hoffman de Salk.

O trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (R01NS083815 e R01AG047669), Dana Foundation, Ellison Medical Foundation e Whitehall Foundation.