Quando se trata de sentir dor, toque ou coceira, a localização é importante

Quando se trata de sentir dor, toque ou coceira, a localização é importante

A pesquisa de Salk é a primeira a delinear onde diferentes células associadas ao desencadeamento de reflexos sensório-motores estão localizadas na medula espinhal

LA JOLLA — Quando você toca um fogão quente, sua mão se afasta por reflexo; se você errar um degrau de uma escada, você se segura instintivamente. Ambos os movimentos levam uma fração de segundo e não requerem premeditação. Agora, pesquisadores do Salk Institute mapearam a organização física das células na medula espinhal que ajudam a mediar esses e outros “reflexos sensório-motores” críticos.

O novo projeto desse aspecto do sistema sensório-motor, descrito online em Neurônio em 11 de novembro de 2020, pode levar a uma melhor compreensão de como ele se desenvolve e pode dar errado em condições como coceira ou dor crônica.

“Muitas pesquisas foram feitas na periferia desse sistema, observando como as células da pele e dos músculos geram sinais, mas não sabíamos como essa informação sensorial é trafegada e interpretada quando chega à medula espinhal”, diz martyn goulding, professor do Laboratório de Neurobiologia Molecular de Salk e titular da cadeira Frederick W. e Joanna J. Mitchell. “Este novo trabalho nos dá uma compreensão fundamental da arquitetura do nosso sistema sensório-motor”.

Comportamentos reflexivos - vistos até mesmo em bebês recém-nascidos - são considerados alguns dos blocos de construção mais simples para o movimento. Mas os reflexos devem traduzir rapidamente as informações dos neurônios sensoriais que detectam toque, calor e estímulos dolorosos para os neurônios motores, que fazem com que os músculos entrem em ação. Para a maioria dos reflexos, as conexões entre os neurônios sensoriais e os neurônios motores são mediadas por interneurônios na medula espinhal, que servem como uma espécie de “intermediários”, economizando tempo ao contornar o cérebro. Como esses intermediários são organizados para codificar ações reflexivas é pouco compreendido.

Goulding e seus colegas recorreram a um conjunto de ferramentas de engenharia molecular que desenvolveram na última década para examinar a organização desses reflexos espinhais em camundongos. Primeiro, eles mapearam quais interneurônios estavam ativos quando os camundongos respondiam reflexivamente a sensações, como coceira, dor ou toque. Eles então sondaram a função dos interneurônios ligando-os e desligando-os individualmente e observando como os comportamentos reflexos resultantes eram afetados.

“O que descobrimos é que cada reflexo sensório-motor foi definido por neurônios no mesmo espaço físico”, diz pós-doutorando Graziana Gatto, o primeiro autor do novo artigo. “Diferentes neurônios no mesmo local, mesmo que tivessem assinaturas moleculares muito diferentes, tinham a mesma função, enquanto neurônios mais semelhantes localizados em diferentes áreas da medula espinhal eram responsáveis ​​por diferentes reflexos”.

Os interneurônios na camada mais externa da medula espinhal foram responsáveis ​​pelo transporte de mensagens reflexivas relacionadas à coceira entre as células sensoriais e motoras. Interneurônios mais profundos transmitiam mensagens de dor – fazendo com que um camundongo movesse um pé tocado por um alfinete, por exemplo. E o conjunto mais profundo de interneurônios ajudou os ratos a manter o equilíbrio reflexivamente, estabilizando o corpo para evitar quedas. Mas dentro de cada área espacial, os neurônios tinham propriedades e identidades moleculares variadas.

“Esses comportamentos reflexivos precisam ser muito robustos para a sobrevivência”, diz Goulding. “Portanto, ter diferentes classes de interneurônios em cada área que contribuem para um reflexo específico cria redundância no sistema.”

Ao demonstrar que a localização de cada tipo de interneurônio na medula espinhal é mais importante do que a origem do desenvolvimento ou a identidade genética da célula, a equipe testou e confirmou uma teoria existente sobre como esses sistemas reflexos são organizados.

Agora que conhecem a arquitetura física dos circuitos interneurônios que compõem essas diferentes vias reflexas, os pesquisadores planejam estudos futuros para revelar como as mensagens são transmitidas e como os neurônios de cada espaço interagem entre si. Esse conhecimento agora está sendo usado para investigar como as alterações patológicas no sistema somatossensorial resultam em coceira ou dor crônica. em um papel de acompanhamento, Gatto e Goulding colaboraram com Rebecca Seal, da Universidade de Pittsburgh, para mapear a organização dos neurônios que geram diferentes formas de dor crônica.

Outros autores incluem Steeve Bourane, Xiangyu Ren, Stefania Di Constanzo e Peter Fenton do Salk Institute; e Priyabrata Halder e Rebecca Seal da Escola de Medicina da Universidade de Pittsburgh.

O trabalho foi financiado por doações dos Institutos Nacionais de Saúde, EMBO, HA e Mary K. Chapman Charitable Trust e David Scaife Foundation.

DOI: 10.1016 / j.neuron.2020.10.003