Como as dobras e as rugas do cérebro são feitas?

O cérebro humano é um órgão que pesa cerca de 1,4 quilos, mede 14 centímetros de largura, 13 de altura e representa apenas 2% do peso corporal. Mesmo sendo tão pequeno, contém todas as informações de nossas vidas, escondendo os maiores mistérios.

Ademais, por ser um dos órgãos mais importantes do corpo humano ele sempre está sendo estudado, além de ser considerado o objeto mais complexo conhecido no universo. E tem um bom motivo para isso. O cérebro tem cerca de 86 bilhões de neurônios e várias centenas de milhares de quilômetros de fibras de axônio os conectando.

Assim como o órgão em si, o processo de dobramento do cérebro que tem como resultado saliências e sulcos característicos do órgão, também é bastante complexo. Embora já se tenha décadas de especulação e pesquisa, o mecanismo por trás desse processo ainda continua mal entendido.

Cérebro

Pesquisadores da biomecânica e da ciência da computação passaram anos estudando a mecânica do dobramento do cérebro e as maneiras de visualizar e mapear o órgão.

Tudo isso foi feito porque descobrindo essa complexidade, pode haver uma ajuda aos pesquisadores em diagnosticar e tratar melhor os distúrbios do desenvolvimento do cérebro. Como exemplo disso, o tratamento à lisencefalia, ou cérebro liso, e epilepsia.

Ademais, vários distúrbios neurológicos surgem nos primeiros estágios de desenvolvimento. Por isso que entender como o dobramento do cérebro funciona pode dar informações úteis tanto sobre a função cerebral normal como a patológica.

O cérebro é feito de duas camadas, a externa e a interna. A externa, chamada de córtex cerebral, é composta de matéria cinzenta dobrada composta de pequenos vasos sanguíneos e corpos celulares esféricos de bilhões de neurônios.

Enquanto isso, a interna é feita de matéria branca, consistindo principalmente de caudas alongadas dos neurônios, chamadas de axônios mielinizados.

Dobras e rugas

Os pesquisadores mostraram nos últimos anos que a mecânica, ou forças que objetos exercem uns sobre os outros, tem um papel importante tanto no crescimento como no dobramento do cérebro.

Dentre as várias hipóteses propostas para explicar o dobramento do cérebro, o crescimento tangencial diferencial é a mais aceita. Isso porque, ela é bastante apoiada por observações experimentais.

De acordo com essa hipótese, a camada externa do cérebro cresce em uma taxa mais rápida do que a interna por conta da maneira como os neurônios se proliferam e migram em seu desenvolvimento.

Nesse ínterim, essas taxas de crescimento diferentes colocam quantidades de forças crescentes na camada externa. Como resultado, a estrutura crescente do cérebro fica instável. Justamente o dobramento dessas camadas é que libera essa instabilidade.

Possibilidades

Para que essa teoria ficasse mais bem explicada, Jalil fez um modelo mecânico do cérebro que atribuía uma taxa de crescimento maior à camada externa do que à interna. Assim como era de se esperar, essa diferença das taxas de crescimento fez com que a camada interna bloqueasse a externa de se espalhar.

Portanto, como a camada externa não podia se expandir por conta desse bloqueio, ela precisava se dobrar e ir para dentro da camada interna para alcançar uma estrutura mais estável.

Além desse, um outro estudo usou um modelo de cérebro de hidrogel impresso em 3D. Ele também mostrou que a diferença nas taxas iria resultar no dobramento do órgão.

Ademais, a equipe de Jalil também descobriu que outros fatores mecânicos afetam a forma do cérebro em desenvolvimento. Como por exemplo, sua espessura da camada externa inicial do cérebro e a rigidez das duas camadas em relação uma à outra.

Além disso, estudos recentes mostraram que os axônios, que são a parte do neurônio que o ajuda a transmitir sinais elétricos, também têm um papel nessa regulação do processo de desdobramento do cérebro.

Isso reforça a importância da densidade do axônio, que tem relação as origens de doenças como autismo e esquizofrenia, que têm conectividade e estrutura cerebral irregular.

Como resultado disso tudo, entender todo o mecanismo por trás do dobramento do cérebro irá dar aos pesquisadores a base para descobrir seu papel nos distúrbios do seu desenvolvimento.

Fonte: Science Alert

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