Como a informação é transmitida no cérebro?
Entender como nós podemos realizar tarefas complexas – como aprender e memorizar – obriga qualquer cientista observar como o cérebro transmite sinais.
Em busca dessa resposta, cientistas da Universidade de Columbia testaram uma nova técnica óptica em cérebros de ratos, e fizeram uma descoberta surpreendente.
Eles descobriram que apenas 20% das sinapses – as conexões entre as células que controlam a atividade cerebral – pode estar ativa em um dado momento.
Isso nunca tinha sido notado, até porque as técnicas mais antigas só tinham revelado o que acontecia em grandes grupos de sinapses.
Os cientistas observaram apenas 20% das sinapses ativas (vermelhas). O resto (verde) são sinapses silenciosas. (Crédito: Sulzer Lab/Columbia University Medical Center)
Era preciso encontrar uma nova forma de observar a atividade neurotransmissora de sinapses individuais, para ajudar a entender melhor o seu intricado comportamento esclarece Dr. David Sulzer, PhD, professor de neurobiologia em Psiquiatria, Neurologia e Farmacologia da Universidade de Columbia Medical Center (CUMC).
Para conseguir uma visão detalhada da atividade sináptica, a equipe de Sulzer pediu ajuda ao Dr. Dalibor Sames, PhD, professor de química na Universidade de Columbia.
Dr. Sames desenvolveu um novo composto chamado “neurotransmissor falso fluorescente 200” (FFN 200). Quando adicionado às células do tecido cerebral ou nervosas de ratos, o FFN200 imitou os neurotransmissores naturais do cérebro, permitindo que os pesquisadores observassem as mensagens químicas em ação, com foco em tarefas complexas como a aprendizagem e a memória.
O FFN200 rastreando a neurotransmissão da dopamina nas sinapses. (Crédito: Sulzer Lab/Columbia University Medical Center)
Sinapses silenciosas: codificação de informação?
Usando um microscópio de fluorescência, os pesquisadores conseguiram, pela primeira vez, ver a liberação e recaptação da dopamina – que é um neurotransmissor envolvido na aprendizagem motora, na formação de hábitos e comportamento de busca de recompensa – em sinapses individuais.
Quando todos os neurônios foram estimulados eletricamente, numa amostra de tecido cerebral, os cientistas esperavam que todas as sinapses liberassem dopamina (um neurotransmissor ou substância química que serve para enviar sinais para outras células nervosas). Em vez disso, eles descobriram que menos de 20% das sinapses dopaminérgicas estavam ativas após um pulso de energia elétrica.
“Por que existem esses grandes reservatórios de sinapses em estado de silêncio?” questiona Dr. Sames.
Uma hipótese é que essas sinapses silenciosas sejam um mecanismo de informação de codificação no cérebro que ainda não foi revelado.
Os cientistas pretendem focar nessa hipótese em experimentos futuros e examinar como outros neurotransmissores comportam-se.
Explicar o que faz 80% das sinapses permanecerem em silêncio e entender mais sobre as alterações nos níveis de dopamina pode ser a chave para entender distúrbios cerebrais, mal de Parkinson, vícios e esquizofrenia. Processos de ‘unsilencing’ podem ter aplicações clínicas para essas doenças e distúrbios.
Esse estudo foi publicado na última edição da revista Nature Neuroscience.
