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Sábado, Julho 2, 2022

Cientistas identificam interruptor cerebral que controla um instinto vital de sobrevivência nos organismos

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Saber quando sair em busca de comida e quando parar para comer é um julgamento importante para qualquer espécie que queira sobreviver por um longo período de tempo – e a mudança no cérebro que gerencia esses comportamentos acaba de ser identificada.

Embora a descoberta tenha sido feita no cérebro relativamente simples do Caenorhabditis elegans Minhoca, os pesquisadores estão confiantes de que a compreensão dessas conexões cerebrais complicadas pode nos fornecer uma visão de como esses processos podem funcionar em outros animais também, incluindo humanos.

Tudo está vinculado a algo sobre o qual os cientistas não entendem muito agora: como o cérebro pode aprender hábitos comportamentais persistentes e de longo prazo, ao mesmo tempo que se mantém flexível o suficiente para mudar esses hábitos, se a situação atual justificar.

“Para um verme forrageiro, a decisão de vagar ou morar terá um grande impacto em sua sobrevivência”, diz o neurocientista Steven Flavell do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).

“Pensamos que estudar como o cérebro controla esse processo crucial de tomada de decisão poderia revelar elementos fundamentais do circuito que podem ser implantados no cérebro de muitos animais.”

Existem apenas 302 neurônios no C. elegans cérebro, mas rastrear essa mudança de banquete vs forragem ainda era um desafio considerável: a equipe chegou ao ponto de desenvolver um novo tipo de microscópio que lhes permitiu rastrear a atividade dos neurônios através de traços de cálcio que acionaram flashes de luz, enquanto os animais se moviam livremente .

Algoritmos de software foram então usados ​​para mapear essa atividade para os comportamentos do worm e encontrar os links entre os dois. Depois que o software foi treinado, ele pôde prever com 95 por cento de precisão o que um worm faria com base em como seus neurônios estavam disparando.

O processo foi capaz de identificar quatro neurônios em particular associados ao ato de perambular em busca de comida. Morar em alguns lugares, entretanto, coincidiu com o disparo de um único neurônio chamado NSM – um neurônio previamente ligado para dizer ao cérebro se o alimento foi ingerido.

Neurônios sob o microscópio. (MIT)

Investigando mais a fundo a atividade do neurônio, a equipe descobriu que ambos os processos inibiam um ao outro. As quatro células forrageiras produziram uma substância química chamada PDF para suprimir o NSM, e o NSM produziu serotonina para suprimir as células errantes. Mas o que controlava qual circuito estava no comando?

Uma análise posterior revelou que um neurônio conhecido como AIA foi responsável por acionar o interruptor entre os quatro neurônios (para forrageamento) e NSM (para festejar). Estudos anteriores associaram a AIA ao cheiro de comida, o que parece ser um gatilho importante.

“Para um verme forrageiro, os odores dos alimentos são uma pista sensorial importante, mas ambígua”, diz Flavell.

“A capacidade do AIA de detectar odores de comida e transmitir essa informação a esses diferentes circuitos a jusante, dependendo de outras pistas de entrada, permite que os animais contextualizem o cheiro e tomem decisões adaptativas de forrageamento.”

Quando acionado por cheiros de comida, o AIA funcionará com os circuitos cerebrais de roaming ou de alimentação, dependendo de outro feedback. Os pesquisadores suspeitam que se o verme pode cheirar comida, mas também sabe que está comendo (por meio do feedback do NSM), o AIA continuará trabalhando com o NSM para continuar se alimentando.

Mas se o verme sentir o cheiro de comida e não estiver comendo, o AIA mudará para o circuito de roaming para que o verme possa descobrir onde está a comida.

E quanto mais sabemos sobre o cérebro – em vermes e em outros animais – melhor podemos entender como os comportamentos são controlados. Descobertas como essa podem ajudar em tudo, desde a exploração da história evolutiva até o tratamento de distúrbios cerebrais.

“Se você está procurando por elementos de circuito que também podem estar operando em cérebros maiores, [AIA] se destaca como um motivo básico que pode permitir comportamentos dependentes do contexto, ” diz Flavell.

A pesquisa foi publicada em eLife.



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