resumo: Os pesquisadores descobriram que o neurotransmissor Orexina, e não o hormônio do estresse noradrenalina, regula o tamanho da pupila, desafiando a compreensão prévia. Os neurônios da orexina influenciam o tamanho da pupila em resposta a estados emocionais e estresse mental, não apenas à exposição à luz.
As descobertas vinculam a atividade da orexina a várias condições neurológicas, incluindo narcolepsia e doença de Alzheimer, fornecendo novos caminhos diagnósticos. Esta pesquisa também pode lançar luz sobre nossa compreensão da regulação da consciência e da atenção.
Principais fatos:
fonte: ETH Zurique
A maneira como o cérebro regula o tamanho da pupila é diferente do que se pensava anteriormente: o neurotransmissor Orexin é o principal responsável, como pesquisadores da ETH Zurich mostraram agora.
Essa descoberta pode mudar nossa compreensão da consciência e de doenças como a narcolepsia e o mal de Alzheimer.
“O efeito foi tão poderoso que soubemos imediatamente que estávamos tramando algo importante”, lembra Nicola Groetsch, pesquisadora de pós-doutorado no Laboratório de Dinâmica Neurocomportamental da ETH Zurich.
Por meio de uma série de experimentos preliminares em camundongos, ele estudou os chamados neurônios da orexina, uma das principais áreas de pesquisa do laboratório. Ele notou que estimular os neurônios fazia com que as pupilas dos camundongos se dilatassem significativamente.
“Muitas vezes, os efeitos da neuroestimulação se perdem no ruído dos dados de medição, que então temos que filtrar minuciosamente para encontrar. Desta vez foi diferente. O efeito foi claramente visível”, diz ele.
Descrita pela primeira vez em 1998, os neurônios da orexina se estendem do hipotálamo para todas as outras regiões do cérebro, incluindo aquelas que controlam a consciência e as funções autonômicas. Esses neurônios estão envolvidos na regulação da alternância entre sono e vigília, atenção, sistema de recompensa, apetite e gasto de energia, entre outros.
Como as medições de Grujic mostraram, os neurônios da orexina influenciam diretamente uma propriedade central do estado emocional de um indivíduo: não apenas os estímulos luminosos fazem com que as pupilas mudem de tamanho, mas também o estresse mental e as impressões emocionais.
Apropriadamente referidas na linguagem coloquial como janelas para a alma, as pupilas são usadas rotineiramente em exames médicos e psicológicos: o tamanho da pupila pode fornecer uma medida de atenção e outras funções subconscientemente controladas de um organismo.
Até agora, o principal determinante do tamanho da pupila junto com a luz era a noradrenalina – mais conhecida como hormônio do estresse – e seu sistema receptor.
Mas agora, os pesquisadores da ETH mostraram que, em vez disso, esse papel deveria ser atribuído ao neurotransmissor Orexina e seu sistema receptor.
De fato, os neurônios da noradrenalina não podem manter um estado pupilar normal sem os neurônios da orexina. Se o sistema de orexina for desligado, as pupilas permanecem muito contraídas.
“Essencialmente, os neurônios da noradrenalina são escravos dos neurônios da orexina”, diz o professor da ETH Denis Burdakov, em uma descrição encantadora dessa relação de dependência.
Em seus experimentos, os pesquisadores também estabeleceram uma ligação dependente da dose entre a atividade neuronal e o diâmetro da pupila. “As pupilas nos mostram especificamente o quão ativos são os neurônios da orexina no hipotálamo”, diz Burdakov.
Além de fornecer aos pesquisadores do cérebro uma nova maneira de medir a atividade da orexina, isso abre novos caminhos para o tratamento médico. Existe uma associação de longa data entre o distúrbio da regulação da orexina e a narcolepsia.
No entanto, observou-se recentemente que está associado a outras condições neurológicas, como Alzheimer, derrame e o distúrbio genético da síndrome de Prader-Willi.
Nesta última condição, um mau funcionamento do diencéfalo, ou cérebro interno – onde o hipotálamo está localizado – leva a graves sintomas físicos, cognitivos e metabólicos.
Todas essas quatro condições têm um componente de distúrbio do sono. No futuro, diz Burdakov, examinar o tamanho da pupila pode ajudar a procurar com mais precisão o efeito da orexina nessas condições – e talvez até simplificar e melhorar o diagnóstico. Atualmente, o diagnóstico de narcolepsia ainda requer uma punção lombar, que é um procedimento invasivo.
Como neurocientista, Grotsch vê sua descoberta como a chave para uma melhor compreensão de como as funções básicas de nossa consciência são reguladas.
“Equilibrar o foco em coisas familiares, permitir que nossos pensamentos vagueiem e explorar o mundo ao nosso redor é uma parte fundamental de nossa capacidade de adaptação a novas situações”, diz ele.
A prevalência e a variedade de transtornos de déficit de atenção diagnosticados hoje mostram como pode ser difícil manter esse equilíbrio, diz Grotich.
A orexina é um dos vários sistemas neurorreguladores (outros incluem a noradrenalina e a serotonina) que regulam esse equilíbrio. Esses sistemas pendem a balança para um lado ou para o outro, dependendo das necessidades do organismo.
Nos primórdios da evolução humana, por exemplo, caçadores-coletores famintos tinham que perambular em busca de uma fonte de alimento. Se eles são recompensados ao avistar algo que estão comendo, eles precisam mudar seu foco para o ambiente para que possam espionar mais comida.
E quando os primeiros humanos finalmente estivessem satisfeitos, eles poderiam voltar sua atenção para atender às suas outras necessidades.
Em seu estudo dos neurônios da orexina, o grupo de pesquisa de Burdakov conseguiu identificar subgrupos envolvidos em uma variedade de funções neuronais e, portanto, em diferentes componentes dessa homeostase.
Usando um tipo especial de microscopia fluorescente, os cientistas observaram a resposta de neurônios individuais à orexina em camundongos e compararam isso com flutuações no tamanho da pupila. Eles usaram um microscópio de dois fótons, que permite monitorar as atividades de células individuais no cérebro.
Os pesquisadores descobriram neurônios cuja atividade se correlacionava positivamente com o tamanho das pupilas do olho – e, portanto, com o nível de excitação do camundongo – e cuja atividade se correlacionava negativamente.
Eles também encontraram algumas células que afetavam o tamanho da pupila e respondiam a recompensas, bem como outras que estavam associadas a apenas um dos dois fatores.
A identificação desses subconjuntos especializados dentro dos neurônios da orexina fornece informações iniciais sobre as maneiras pelas quais eles são conectados para apoiar as funções centrais de nossa consciência.
Além do mais, Grujic diz que o efeito da orexina em uma variedade de estados comportamentais diferentes – desde atenção, sono, troca, vigília e busca de recompensa até apetite e gasto de energia – a torna uma excelente candidata para regulação de nível superior.
As descobertas dos pesquisadores do ETH abrem as portas para muitos caminhos de investigação científica relacionados à identificação de subconjuntos adicionais de neurônios e como eles interagem – uns com os outros e com os sistemas de serotonina e norepinefrina.
Os pesquisadores levantam a hipótese de que responder a essas perguntas não apenas levará a uma compreensão mais detalhada de como nossas funções vitais são reguladas.
Eles também antecipam benefícios no diagnóstico e tratamento de atenção e distúrbios do sono e condições relacionadas. E, como sugerem os exemplos da doença de Alzheimer e do derrame, esses benefícios podem ser maiores do que parecem à primeira vista.
autor: Daniel Merhans
fonte: ETH Zurique
comunicação: Daniel Meierhans – ETH Zurique
foto: Imagem creditada a Neuroscience News
Pesquisa original: acesso livre.
“O controle do tamanho da pupila e sua codificação pelos neurônios da orexina hipotalâmicaEscrito por Grujic N et al. neurociência natural
um resumo
O controle do tamanho da pupila e sua codificação pelos neurônios da orexina hipotalâmica
Os neurônios cerebrais de orexina (hipocretina) estão envolvidos na troca sono-vigília e na busca de recompensa, mas seu papel na dinâmica do despertar rápido e na percepção de recompensa não é claro.
Aqui, a estimulação específica da célula, deleção e gravações in vivo revelaram fortes ligações correlativas e causais entre a dilatação da pupila – um marcador de excitação quântica – e a atividade celular da orexina.
A codificação para excitação e recompensa foi distribuída pelas células orexinas, sugerindo que elas são especializadas em conexões rápidas e múltiplas para estados momentâneos de excitação e recompensa.
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