Cientistas da Salk mapeiam o centro de ação do cérebro

Cientistas da Salk mapeiam o centro de ação do cérebro

Novo trabalho dissipa noções de longa data sobre a área envolvida no Parkinson e no vício

LA JOLLA - Quando você pega aquela panela de brownies, uma estrutura cerebral em forma de bola chamada estriado é crítica para controlar seu movimento em direção à recompensa. Um corpo estriado saudável também ajuda você a parar quando já está farto.

Mas quando o estriado não funciona adequadamente, pode levar a distúrbios como Doença de Parkinson, transtorno obsessivo-compulsivo ou vício.

Na verdade, as funções exatas do corpo estriado não estão de forma alguma resolvidas, e também é um mistério como a estrutura pode coordenar muitas funções diversas. Agora, um novo estudo publicado em 25 de agosto de 2016 por pesquisadores do Salk Institute e seus colegas na revista Neurônio, investiga a anatomia e a função do estriado, empregando estratégias de ponta para mapear de forma abrangente uma das formas menos conhecidas de organização do cérebro.

“O resultado mais empolgante dessa pesquisa é que agora temos um novo caminho para estudar questões de longa data sobre como o corpo estriado controla o movimento em cérebros saudáveis ​​e doentes”, diz o pesquisador sênior do estudo. Xin Jin, professor assistente no Laboratório de Neurobiologia Molecular em Salk.

Quarenta anos atrás, os pesquisadores descobriram uma forma única de organização do corpo estriado. Ele é pontilhado por fragmentos de neurônios, que sob o microscópio parecem pequenas ilhas de células. O oceano ao seu redor é composto de neurônios que os cientistas chamam coletivamente de células “matrizes”.

Ao longo de quatro décadas, os cientistas levantaram hipóteses sobre o papel dos neurônios de patch e da matriz em doenças neurodegenerativas. Uma ideia era que as células patch eram alimentadas pelos centros de pensamento superiores do cérebro, sugerindo que elas poderiam desempenhar um papel na cognição, enquanto as células da matriz pareciam desempenhar um papel na detecção e no movimento.

Em contraste, o novo estudo dissipa essa ideia, mostrando que ambos os tipos de informação são enviados para os neurônios patch e matrix, embora as células patch tendam a receber um pouco mais de informação dos centros de emoção do cérebro (estes estão incluídos nos centros de pensamento superiores). Mas esses resultados podem ajudar a explicar por que, no cérebro de pacientes com distúrbios neurológicos como a doença de Huntington (uma doença neurodegenerativa progressiva que afeta o movimento e outras funções), as células patch e as células da matriz são afetadas, diz Jin.

“Este é um exemplo elegante que demonstra que estamos em uma nova era de estudo dos circuitos cerebrais com detalhes cada vez mais refinados”, disse Daofen Chen, Ph.D., diretor de programa da Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame do NIH. “Como resultado de tecnologias emergentes e novas ferramentas, estamos obtendo novos insights sobre os mecanismos dos distúrbios cerebrais”.

Jin, juntamente com os primeiros autores do artigo, Jared Smith, Jason Klug e Danica Ross, basearam-se em várias tecnologias para descobrir essas novas descobertas. A primeira foi a engenharia genética para direcionar seletivamente e com precisão o patch versus os neurônios da matriz; tradicionalmente, os pesquisadores usavam métodos de coloração que não eram tão exatos. Em segundo lugar, novos métodos de rastreamento neural, incluindo um gerado pelo colaborador Edward Callaway e seu grupo em Salk, permitiram que a equipe de Jin mapeasse toda a entrada do cérebro para o patch e as células da matriz e também a saída de cada um dos tipos de células. Uma terceira grande abordagem, do campo da eletrofisiologia, permitiu aos cientistas confirmar as conexões que haviam mapeado e entender sua força.

“Grande parte do trabalho anterior em células de patch e matriz inferiu suas funções com base na conectividade com o resto do cérebro, mas a maioria dessas hipóteses estava incorreta”, diz Smith. “Com um mapa mais preciso da entrada e saída de células de patch e matriz, agora podemos fazer hipóteses mais informadas.”

Os neurônios patch e matrix não são a única maneira pela qual os neurocientistas entendem o corpo estriado. O corpo estriado também contém células que seguem duas rotas opostas - as vias direta e indireta - que supostamente fornecem o gás e freiam o movimento, por assim dizer. Esses caminhos indiretos e diretos também são cruciais para certos comportamentos, como a formação de novos hábitos.

Curiosamente, os grupos de patch e matriz contêm células de via indireta e direta. Isso torna a história do estriado mais complicada, diz Jin, mas em estudos futuros sua equipe pode estudar a interseção desses dois tipos de organização no contexto de como o estriado controla as ações na saúde e na doença.

Outros autores do estudo são Jason Klug, Danica Ross, Christopher Howard, Nick Hollon, Vivian Ko, Hilary Hoffman e Edward Callaway do Salk Institute; e Charles Gerfen da Instituto Nacional de Saúde Mental em Bethesda, Maryland.

A pesquisa foi apoiada por doações da National Institutes of Health, Fundação Dana, Fundação Médica Ellison, e o Fundação Whitehall.