Ciência, um disparo por vez.

Uma lembrança fica guardada num só lugar do cérebro?

Em camundongos, parece que não. Ao mapear o cérebro inteiro, pesquisadores encontraram 117 regiões com alta probabilidade de guardar parte de uma mesma memória de medo, e reativar vários desses grupos de neurônios juntos produziu mais congelamento, a medida usada para avaliar a lembrança, do que reativar um só.

Os camundongos aprenderam a associar um ambiente a choques nas patas. Os pesquisadores contaram os neurônios ativados em 247 regiões do cérebro, em três grupos de animais: em repouso, durante o aprendizado e durante a lembrança. A partir dessas contagens, um índice apontou 117 regiões com alta probabilidade de conter engramas, os grupos de neurônios que guardam uma memória. Em uma análise separada, marcaram as células ativadas no aprendizado e verificaram quais voltavam a se ativar na lembrança, o que destacou 88 regiões. Depois, reativaram artificialmente esses grupos em um ambiente neutro: o animal congelava, sinal de medo. Reativar dois ou três conjuntos ao mesmo tempo produziu mais congelamento do que reativar apenas um; acrescentar um quarto não aumentou mais.

Por que importa. Durante décadas, as pesquisas procuraram a memória em regiões isoladas, como o hipocampo e a amígdala. O estudo apoia a ideia de que uma única lembrança depende de uma rede de grupos de neurônios espalhados pelo cérebro e conectados entre si.

Limitações. Os experimentos usaram apenas camundongos machos e uma memória de medo aprendida em laboratório. O mapa é parcial, segundo os próprios autores: o índice não detecta engramas que não se reativam na lembrança natural e depende de um marcador de atividade. O congelamento é uma medida indireta da lembrança, e a figura mostra só uma seleção das regiões.

A atividade dos neurônios faz a mielina crescer?

Em larvas de peixe-zebra, sim, e por meio de um receptor específico. Estimular neurônios com luz durante 16 horas deixou as bainhas de mielina mais longas; em peixes sem o receptor de glutamato mGluR5, a mesma estimulação não produziu aumento estatisticamente significativo.

A mielina é o revestimento que os oligodendrócitos, um tipo de glia, formam em torno dos axônios para acelerar os sinais elétricos. Os pesquisadores usaram larvas de peixe-zebra, que são transparentes e permitem observar a mielina em células vivas. Primeiro, bloquear o receptor mGluR5 com compostos farmacológicos encurtou as bainhas, e ativá-lo as alongou. Depois, ativaram com luz um grupo de neurônios da medula, em pulsos a cada 15 minutos ao longo de 16 horas. Os controles receberam a mesma iluminação, mas não tinham a proteína que torna os neurônios sensíveis à luz. Nas larvas de tipo selvagem, a estimulação alongou as bainhas, com média de 22,24 micrômetros. Nas larvas sem mGluR5, a estimulação não produziu aumento estatisticamente significativo.

Por que importa. Já se sabia que a atividade neural influencia a formação de mielina, mas o mecanismo molecular era pouco conhecido. Identificar um receptor que liga as duas coisas abre caminho para testar se a mielina se ajusta ao uso dos circuitos, algo relevante para aprendizado e desenvolvimento.

Limitações. O estudo foi feito em larvas de peixe-zebra, durante o desenvolvimento; não mostra o mesmo em mamíferos nem em adultos. Os autores dizem que ainda falta esclarecer como a atividade libera glutamato nos axônios. O trabalho também não avaliou se as bainhas mais longas mudam a condução dos sinais ou o comportamento do animal.

Dá para reforçar várias memórias ao mesmo tempo enquanto se dorme?

Neste experimento, sim, sem redução detectável do benefício por item. Sons tocados durante o sono melhoraram a lembrança de onde ficavam objetos na tela, e o ganho por item foi semelhante para um som ligado a um único objeto e para um som ligado a seis.

Trinta e uma pessoas aprenderam a posição de 90 imagens numa grade circular. Cada imagem pertencia a um grupo com significado comum, de um, dois ou seis itens, como seis gatos diferentes. Durante uma oportunidade de cochilo de 90 minutos, os pesquisadores tocaram baixinho sons ligados à metade dos grupos, como um miado, nos estágios N2 e N3 do sono. Depois, mediram o erro de posição antes e depois do sono. Os itens cujos grupos receberam som foram lembrados com mais precisão do que os demais, e não se detectou diferença nesse ganho conforme o tamanho do grupo.

Por que importa. Se as memórias disputassem uma capacidade limitada de reativação, conjuntos maiores deveriam mostrar menos benefício por item. Não foi o que apareceu, o que favorece modelos em que várias memórias são reforçadas em paralelo durante o sono.

Limitações. É um estudo com 31 adultos jovens, num cochilo em laboratório, com uma tarefa de posição na tela. Os grupos tinham no máximo seis itens. A análise principal excluiu respostas em que o participante trocou objetos de lugar. Os autores não descartam uma reativação sequencial muito rápida: o experimento favorece, mas não prova, que as memórias sejam reativadas ao mesmo tempo.

Quanto do cérebro de uma mosca conversa apenas consigo mesmo?

A maior parte. No mapa de conexões do cérebro inteiro de uma mosca-das-frutas adulta, 118.501 dos 139.255 neurônios reconstruídos têm todas as sinapses dentro do próprio cérebro.

Os pesquisadores reconstruíram o cérebro inteiro de uma única fêmea de Drosophila a partir de imagens de microscopia eletrônica obtidas em um trabalho anterior, combinando segmentação automática com uma grande equipe de revisão. O mapa reúne 139.255 neurônios e 54,5 milhões de sinapses químicas detectadas por programa. Os neurônios foram classificados pelo caminho da informação: os que chegam dos órgãos dos sentidos, os que saem em direção ao corpo e os intrínsecos, cujas sinapses estão todas dentro do cérebro. Os intrínsecos somam 85% dos neurônios do cérebro. Para os autores, isso indica que o cérebro conversa principalmente consigo mesmo e só secundariamente com o mundo externo.

Por que importa. É um mapa de conexões de um cérebro adulto inteiro, sinapse por sinapse, aberto a outros pesquisadores. Ele permite seguir caminhos entre o que o animal percebe e o que ele faz, e testar ideias sobre como circuitos produzem comportamento.

Limitações. O mapa vem de um único cérebro de fêmea; os autores lembram que há diferenças entre machos e fêmeas e variação entre indivíduos em algumas regiões. Ele registra sinapses químicas detectadas por programa, com erros que são sobretudo sinapses não detectadas, e não inclui sinapses elétricas. Saber quem se liga a quem não revela, sozinho, como os circuitos funcionam.

Corrigir uma única letra do DNA no cérebro adulto muda o curso de uma doença?

Em camundongos, mudou. Um editor de bases levado ao sistema nervoso por um vírus corrigiu parte das cópias da mutação da doença de Tay-Sachs tardia, reduziu o acúmulo do lipídio no cérebro e quase dobrou a sobrevida mediana dos animais, de 27 para 52,5 semanas.

A forma tardia da doença de Tay-Sachs costuma vir de uma troca de uma única letra no gene HEXA, que prejudica a enzima responsável por degradar um lipídio chamado GM2. Sem a enzima ativa, o lipídio se acumula nos neurônios. Os pesquisadores usaram um editor de adenina, ferramenta derivada do CRISPR que troca uma letra do DNA sem cortar as duas fitas. Criaram camundongos com o trecho humano do gene mutado e aplicaram o editor, às 6 ou 7 semanas de vida, com um vírus adenoassociado que alcança o sistema nervoso. Às 21 semanas, a correção aparecia em 9,3% das leituras do cérebro, a atividade da enzima estava em cerca de 34% do normal e o acúmulo de GM2 havia caído perto de 90%.

Por que importa. Mostra, num modelo animal, que corrigir a própria mutação dentro do cérebro pode alterar o curso de uma doença neurológica hereditária, e que uma correção parcial das células já traz benefício bioquímico e de sobrevida.

Limitações. Os resultados são de camundongos e de células em cultura, não de pessoas. O modelo também tinha um gene de camundongo (Neu3) desativado, para bloquear uma via de escape que não existe em humanos, e adoece de forma mais grave e mais rápida que a doença humana tardia. O tratamento foi aplicado antes dos sinais principais, e a doença não foi interrompida: os animais tratados também adoeceram, mais tarde. A correção foi parcial e menor no cerebelo. Os autores registram que o vírus usado não atravessa a barreira entre sangue e cérebro em humanos, de modo que outra forma de entrega seria necessária.

Neurônios humanos cultivados em laboratório podem responder ao tato de um rato?

Em um experimento, sim. Organoides de córtex humano transplantados no cérebro de ratos recém-nascidos amadureceram, receberam conexões do cérebro do animal e parte dos neurônios humanos passou a responder quando os bigodes do rato eram tocados.

Organoides são pequenas estruturas tridimensionais cultivadas a partir de células-tronco humanas, que imitam etapas do desenvolvimento do córtex. Em placa, os neurônios formam conexões dentro do organoide, mas ficam sem a integração com os circuitos sensoriais e motores de um organismo. Os pesquisadores transplantaram esses organoides para a região do córtex de ratos que processa o tato, quando os animais tinham de 3 a 7 dias de vida. Meses depois, os neurônios humanos tinham recebido fibras vindas do tálamo e do córtex do rato. Ao tocar os bigodes do lado oposto, cerca de 54% das unidades humanas identificadas por luz aumentaram a atividade, com pico em torno de 650 milissegundos.

Por que importa. Em placa, os neurônios de um organoide formam conexões entre si, mas ficam fora dos circuitos de um organismo. O transplante permite observar neurônios humanos amadurecendo dentro de um cérebro vivo e pode ajudar a estudar alterações de origem genética que não aparecem em cultura.

Limitações. O estudo usou ratos imunodeficientes, e os próprios autores reconhecem limites de tempo de desenvolvimento e entre espécies que impedem formar circuitos humanos fiéis. A proporção de 54% se refere a unidades identificadas por marcação com luz em três ratos anestesiados, não a todos os neurônios transplantados. Um tecido humano dentro do cérebro de um rato não equivale a um cérebro humano, e o trabalho não mede percepção nem consciência.

Ativar astrócitos com luz muda o comportamento de camundongos?

Em camundongos, mudou. Ativar astrócitos do hipocampo com luz fez os animais passarem mais tempo nos braços abertos de um labirinto elevado, onde normalmente evitam ficar, e explorarem mais o ambiente.

Os astrócitos são células da glia que acompanham as sinapses e por muito tempo foram vistos como apoio dos neurônios. Os pesquisadores colocaram nessas células uma proteína sensível à luz e implantaram fibras ópticas sobre o hipocampo de camundongos. No labirinto em cruz elevado, um teste clássico em que o animal escolhe entre corredores protegidos e corredores abertos, os oito camundongos com astrócitos ativados passaram mais tempo nos braços abertos e no centro durante os cinco minutos de luz, e continuaram explorando mais logo depois que a luz foi desligada. Os autores associam o efeito à liberação de ATP pelos astrócitos, que aumenta a transmissão excitatória em neurônios do hipocampo.

Por que importa. Mostra a glia participando de um comportamento inteiro, e não apenas de processos celulares. Comportamento do tipo ansioso em camundongos é um dos modelos usados para estudar circuitos ligados à ansiedade.

Limitações. Estudo em camundongos machos, com ativação artificial e intensa de um grupo de células e poucos animais por teste: oito por grupo no labirinto, cinco controles e seis animais com a proteína sensível à luz no campo aberto. Comportamento em labirinto não é ansiedade humana, e o trabalho não testa tratamento. O aumento da exploração e da velocidade acompanha o efeito, o que dificulta separar menos esquiva de mais movimento.