Sinal desconhecido é descoberto no cérebro humano

O cérebro é, sem dúvidas, um dos órgãos mais importantes, complexos e incríveis do corpo humano. Ele é o responsável por tudo que fazemos. Pela forma com que percebemos o que está em nossa volta, por guardar informações, por desenvolver sentimentos, enfim, são inúmeras suas funções.

Mesmo ele sendo um órgão tão pequeno, ele esconde vários mistérios. Por isso estudos sobre ele nunca param, e nem as descobertas. O cérebro funciona parecido com um computador. No geral, ele processa a informação do corpo e transmite novas ordens de volta através de sinalizações moleculares. Nesse ponto, os pesquisadores descobriram um tipo de sinalização totalmente nova que acontece no córtex cerebral.

A conhecida transmissão do impulso nervoso acontece por íons de sódio e potássio. No entanto, esse novo tipo de sinalização, que ocorre no córtex, é baseado em íons de cálcio.

Para descobrir isso, os pesquisadores usaram amostras do córtex de pacientes com epilepsia e tumores que foram retirados em cirurgias. As amostras eram de camadas do córtex cerebral, e essa nova sinalização foi vista nas camadas dois e três.

Através de técnicas de fluorescência e estímulo dos neurônios, os pesquisadores conseguiram ver que ela também acontecia na presença de cálcio, mesmo quando o sódio não estava presente.

Outro ponto visto foi que essa sinalização se mostrou mais graduada do que a já conhecida. Isso porque o impulso nervoso que é motivado de maneira tradicional se propaga somente se o sinal for forte suficiente. Por conta disso, ou existe ou não existe sinal, ao contrário do mecanismo de cálcio que mostrou impulsos nervosos de menor intensidade, o que formou gradientes de impulsos.

Sinalização no cérebro

Socientifica

Essa transmissão do impulso nervoso acontece através de diferenças de potencial. Dessa forma, o exterior dos dendritos, que são as raízes dos neurônios, tem uma quantidade grande de sódio, que é positivo. Enquanto que o interior tem potássio, o que o deixa levemente negativo.

Então, quando acontece qualquer sinal no corpo, essa polaridade é invertida para que um potencial elétrico seja transmitido. Essa descoberta mostra que o cálcio pode também ter um papel importante e pouco conhecido na despolarização dos dendritos dos neurônios.

Além disso, essa é uma característica exclusiva dos humanos. Isso porque os ratos de laboratório não tiveram esse mecanismo.

Descoberta

National geographic

Além dessa descoberta, cientistas conseguiram identificar uma maneira única de mensagens celulares que acontece no cérebro humano e nunca tinha sido vista antes. Essa descoberta dá a entender que o cérebro pode ser uma unidade de computação ainda mais poderosa do que se imaginava.

Em 2020, os pesquisadores de institutos na Alemanha e na Grécia identificaram um mecanismo nas células corticais externas do cérebro. Ele produzia por conta própria um sinal novo grudado que dava aos neurônios individuais outra forma de fazer suas funções lógicas.

E através de medições da atividade elétrica nas seções que eram removidas em cirurgia de pacientes epiléticos e da análise da sua estrutura com microscopia fluorescente, os neurologistas conseguiram descobrir que as células individuais do córtex usavam não somente os íons de sódio normais para fazer o disparo, mas também o cálcio.

Foi justamente essa junção dos íons carregados positivamente que acabou desencadeando as ondas de voltagem que nunca tinham sido vistas. Elas são conhecidas como potenciais de ação dendrítica mediadas por cálcio, ou dCaAPs.

Normalmente, o cérebro, principalmente o humano, é comparado com um computador. Claro que essa analogia tem seus limites, mas em determinadas coisas os dois realmente fazem a atividade de forma parecida.

Por sua vez, os neurônios gerenciam essas mensagens de forma química no final das suas ramificações chamadas dendritos. “Os dendritos são fundamentais para entender o cérebro porque estão no centro do que determina o poder computacional de neurônios individuais”, disse Matthew Larkum, neurocientista da Universidade Humboldt, a Walter Beckwith na Associação Americana para o Avanço da Ciência em janeiro de 2020.

Eles são como os semáforos do sistema nervoso. Tanto é que, se o potencial de ação deles for muito grande, eles podem ser transmitidos para outros nervos. Isso por sua vez pode bloquear ou transmitir a mensagem.

Isso é a base lógica de como o cérebro funciona. E essas ondulações de voltagem podem ser comunicadas de forma coletiva de duas maneiras: ou por uma mensagem AND, ou por uma OR. Isso é mais complexo e denso no córtex cerebral. Até porque, suas segunda e terceira camadas são mais profundas, espessas, e cheias de ramificações.

Mesmo assim, foram esses tecidos que os pesquisadores analisaram de perto. Para isso, eles conectaram as células a um dispositivo chamado patch clamp somatodendrítico. Através dele, eles conseguiram enviar potenciais ativos em cada neurônio e registrar seus sinais. “Houve um momento ‘eureka’ quando vimos os potenciais de ação dendríticos pela primeira vez”, disse Larkum.

Por mais que experimentos parecidos já tivessem sido feitos em ratos, os tipos de sinais observados no cérebro humano foram bem diferentes. Por exemplo, além do já conhecido AND e OR, os neurônios individuais trabalharam com interseções OR exclusivas, ou seja, elas só permitiam que um sinal fosse feito quando o outro era classificado de uma forma específica.

Mesmo com a descoberta, mais estudos precisam ser feitos para analisar como os dCaAPs se comportam em neurônios inteiros e em um sistema vivo, além de também analisar se isso é uma coisa exclusiva dos humanos ou se habilidades parecidas também são vistas em outros animais.

Fonte: Socientifica, Science alert

Imagens: Socientifica, National geographic