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Dendritos: máquinas de computação da sua cabeça

Registro direto do dendrito de um neurônio no córtex visual do cérebro de um rato. O neurônio foi tingido com uma tinta fluorescente e a imagem foi feita com o uso de um microscópio de excitação de dois fótons.

Registro direto do dendrito de um neurônio no córtex visual do cérebro de um rato. O neurônio foi tingido com uma tinta fluorescente e a imagem foi feita com o uso de um microscópio de excitação de dois fótons.

Enquanto você observa os ponteiros do relógio ou as ruas em um mapa, seu cérebro realiza cálculos para associar a orientação desses objetos a um objetivo específico (saber as horas ou se localizar, por exemplo). Uma nova pesquisa, conduzida por cientistas do University College London, demonstrou que esses cálculos podem ser efetuados pelos ramos que se estendem a partir dos neurônios e que agem como os elementos receptores destes: os dendritos. 

Publicado na Nature, o estudo foi realizado por pesquisadores do Wolfson Institute for Biomedical Research, no UCL;  MRC Laboratory for Molecular Biology, de Cambridge; e da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill. Foram analisados os neurônios em regiões do cérebro dos ratos responsáveis pelo processamento das informações visuais geradas pelos olhos.

O grande avanço dos cientistas foi o fato de terem obtido os registros elétricos e ópticos diretamente a partir dos finos dendritos dos neurônios no cérebro intacto, ao mesmo tempo em que o cérebro processava as informações visuais. Os registros revelaram que a estimulação visual produz sinais elétricos específicos nos dendritos que estão em sintonia com as propriedades do estímulo visual.

Passam pelos neurônios “picos”, ou surtos, de tensão elétrica conhecidos como spikes. No entanto, muitas das moléculas presentes no axônio (parte do neurônio responsável pela condução dos impulsos elétricos que partem do corpo celular) e que dão suporte aos spikes também se encontram nos dendritos. Dessa forma, acredita-se que os dendritos também tenham a habilidade de gerar os picos elétricos através dessas moléculas. Foi exatamente isto que a equipe buscou comprovar.

Na expectativa de “ouvir” diretamente o processo elétrico através de um sistema de microscopia de dois fótons (técnica de projeção de imagens fluorescentes que permite a visualização de tecidos vivos em escala milimétrica) construído pelo pesquisador Spencer Smith, da Universidade da Carolina do Norte, a equipe conectou uma pipeta microscópica, contendo uma solução fisiológica, a um dendrito no cérebro do rato.

Smith compara o esforço de se conectar a pipeta e o dendrito a uma pescaria sem isca. Segundo ele, como não se pode ver o dendrito, é preciso tentar atingi-lo às cegas, procurando por um rastro elétrico, o que não se consegue fazer na maioria das tentativas. Quando os especialistas finalmente anexaram os elementos, foram capazes de registrar os impulsos elétricos no cérebro do roedor anestesiado enquanto ele assistia a estímulos visuais em uma tela.

As gravações apresentaram picos (spikes) e padrões incomuns no sinal elétrico dos dendritos. Ao que parece, a atividade correspondeu com o que o rato estava vendo, sugerindo que os dendritos estavam processando o estímulo visual.

Rede de células do córtex cerebral simulada por um programa de computador que captura a arquitetura dendrítica de células reais. O estudo diz que os dendritos realizam cálculos complexos a partir dos dados que recebem.

Mais adiante, os cientistas testaram sua teoria preenchendo os neurônios com uma tinta de cálcio que criou uma “leitura óptica” dos picos de atividade. Já que algumas partes do dendrito disparava spikes e outras não, a equipe concluiu que “os spikes eram resultado do processamento local dentro dos dendritos”.

As conclusões põem em xeque a visão tradicional de que esta espécie de cômputo só pode ser realizada por grandes quantidades de neurônios trabalhando juntos; ademais, elas demonstram como os componentes mais básicos do cérebro são, eles próprios, aparelhos de computação extremamente sofisticados.

O Professor Michael Hausser, autor do estudo, afirmou: “Este trabalho mostra que os dendritos, há tempos imaginados como se simplesmente ‘afunilassem’ sinais entrantes em direção ao soma [corpo celular do neurônio que contém o núcleo da célula], ao contrário, têm um papel essencial na ordenação e interpretação da enorme quantia de dados recebidos pelo neurônio. Os dendritos, portanto, agem como dispositivos de computação em miniatura para detectar e amplificar tipos específicos de dados”.

Hausser continua, dizendo que a propriedade recém-descoberta dos dendritos “acrescenta um elemento novo importante à ‘caixa de ferramentas’ para a computação no cérebro. Este tipo de processamento dendrítico provavelmente está difundido por muitas áreas do cérebro e também por muitas espécies animais diferentes, incluindo humanos”.

Fontes: AlphaGalileo, HNGN

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This entry was posted on 28 de Outubro de 2013 by in Biologia and tagged , , , , .

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