Descoberta de um sinal que é o primeiro desse tipo em cérebros humanos: ScienceAlert

Os cientistas conseguiram identificar uma forma única de mensagem celular que ocorre no cérebro humano. Revela o quanto ainda temos que aprender sobre o seu misterioso funcionamento interno.

Curiosamente, esta descoberta sugere que os nossos cérebros podem ser unidades computacionais mais poderosas do que imaginávamos.

Em 2020, investigadores de institutos na Alemanha e na Grécia relataram um mecanismo nas células corticais extracelulares do cérebro que produz um novo sinal de “gradiente” próprio, um sinal que poderia fornecer aos neurónios individuais outra forma de realizar as suas funções lógicas.

Ao medir a atividade elétrica em seções de tecido removidas durante a cirurgia em pacientes com epilepsia e analisar sua estrutura usando microscopia de fluorescência, os neurocientistas descobriram que células individuais no córtex cerebral usam não apenas os íons habituais de sódio para disparar, mas também cálcio.

Esta combinação de íons carregados positivamente desencadeou ondas de potencial elétrico nunca antes vistas, chamadas de potenciais de ação dendríticos mediados por cálcio, ou dCaAPs.

Os cérebros – especialmente os da espécie humana – são frequentemente comparados aos computadores. Na verdade, esta medição tem as suas limitações, mas em alguns níveis os dispositivos executam as suas tarefas de forma semelhante.

Ambos usam o poder da tensão elétrica para realizar diferentes operações. Nos computadores, este é um simples fluxo de elétrons através de junções chamadas transistores.

Nos neurônios, o sinal tem a forma de uma onda de canais abertos e fechados que trocam partículas carregadas como sódio, cloreto e potássio. Este pulso de íons fluindo é chamado de pulso Potencial de acção.

Em vez de transistores, os neurônios conduzem essas mensagens quimicamente nas extremidades de ramos chamados dendritos.

“Os dendritos dos neurônios são fundamentais para a compreensão do cérebro porque formam o núcleo daquilo que determina o poder computacional dos neurônios individuais”, diz o neurocientista da Universidade Humboldt. Matthew Larcom disse a Walter Beckwith Na Associação Americana para o Avanço da Ciência em janeiro de 2020.

Os dendritos neurais são os sinais de trânsito em nosso sistema nervoso. Se o potencial de ação for grande o suficiente, ele poderá ser transmitido a outros nervos, que poderão bloquear ou transmitir a mensagem.

Esta é a lógica do nosso cérebro – ondulações de voltagem elétrica que podem ser comunicadas coletivamente de duas formas: ou E mensagem (se x E Se ativado, a mensagem é passada); ou ou mensagem (se x ou y é executado e a mensagem é passada).

Isto é certamente mais complexo do que qualquer outro lugar na densa e enrugada secção externa do sistema nervoso central humano; Córtex cerebral. A segunda e a terceira camadas mais profundas são particularmente espessas, cheias de ramos que desempenham funções de nível superior que associamos à sensação, ao pensamento e ao controle do movimento.

Os pesquisadores examinaram de perto o tecido dessas camadas, conectando as células a um dispositivo chamado patch clamp somático dendrítico para enviar potenciais ativos para cima e para baixo em cada neurônio, registrando seus sinais.

“Houve um momento eureka incrível quando vimos pela primeira vez os potenciais de ação dendríticos”, Larcom disse.

Para garantir que quaisquer descobertas não fossem exclusivas de pessoas com epilepsia, eles verificaram novamente as suas descobertas num pequeno número de amostras retiradas de tumores cerebrais.

Embora a equipe conduzisse experimentos semelhantes Em ratosOs tipos de sinais que observaram circulando pelas células humanas eram muito diferentes.

Mais importante ainda, quando deram às células uma dose de um bloqueador dos canais de sódio chamado tetrodotoxina, encontraram um sinal. Tudo se acalmou apenas com a retenção de cálcio.

A descoberta de um potencial de ação mediado pelo cálcio é bastante interessante. Mas modelar a forma como este novo tipo de sinal sensível funciona no córtex cerebral revelou uma surpresa.

Além da lógica E E ou– funções do tipo, esses neurônios individuais podem atuar como ‘Exclusivo’ ou (XOR) interseçõesque só permite um sinal quando outro sinal é classificado com um determinado estilo.

“Tradicionalmente, XOR “Acreditava-se que o processo exigia uma solução de rede.” Os pesquisadores escreveram.

Mais esforços são necessários para compreender como as proteínas dCaAP se comportam em neurônios inteiros e em um sistema vivo. Sem mencionar se estas proteínas são produzidas pelo homem ou se mecanismos semelhantes evoluíram em outras partes do reino animal.

A tecnologia também busca inspiração em nosso sistema nervoso sobre como desenvolver dispositivos melhores; Saber que nossas células individuais têm mais truques escondidos pode levar a novas maneiras de interconectar transistores.

Como esta nova ferramenta de raciocínio incorporada num único neurónio se traduz em funções superiores é uma questão que os futuros investigadores terão de responder.

Esta pesquisa foi publicada em Ciências.

A versão original deste artigo foi publicada em janeiro de 2020.