Capturando detalhes de células cerebrais em escala nanométrica, os pesquisadores descobriram evidências de que os neurônios de pessoas com esquizofrenia podem ter diferenças únicas em espessura e curvatura, e isso pode até explicar alguns de seus sintomas.
A descoberta vem de uma análise de apenas um pequeno punhado de doadores e está longe de demonstrar como estruturas de células nervosas contrastantes podem explicar a condição neurológica.
Mas, à medida que nossa compreensão dessas características incomuns aumenta, isso pode levar a melhores métodos de tratamento, ajudando a dar a dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo uma melhor qualidade de vida.
O estudo, liderado por pesquisadores da Tokai University no Japão, fez uso de duas tecnologias diferentes de microscópio de raios-X, uma na instalação de fonte de luz SPring-8 no Japão, a outra na Fonte Avançada de Fótons (APS) do Departamento de Energia dos EUA.
Ambos aceleram as partículas ao longo de caminhos curvos no que é conhecido como síncrotron, fazendo com que eles liberem comprimentos de onda curtos de radiação eletromagnética na parte do espectro de raios-X.
Usar os raios X como fonte de radiação para fotografar pequenos detalhes de objetos minúsculos – como neurônios – pode ser uma espécie de faca de dois gumes.
Por um lado, seus comprimentos de onda estreitos são perfeitos para capturar cada fivela e trama da membrana de uma célula. O APS é capaz de uma resolução de até 10 nanômetros, uma escala que o aproxima notavelmente de revelar a textura de canais de proteínas individuais salpicando uma membrana celular.
Visto de ângulos suficientes, é possível reconstruir neurônios como terrenos tridimensionais de alta definição.
Infelizmente, por mais minúsculos que os neurônios sejam, eles também são bastante longos. Rastrear cada saliência de sua superfície é um trabalho tedioso quando você precisa se arrastar ao longo de milímetros inteiros de seu corpo.
“A amostra tem que se mover através do feixe de raios-X para rastrear os neurônios através da amostra”, diz Vincent De Andrade, físico da Divisão de Ciência de Raios-X da Argonne.
“O campo de visão do nosso microscópio de raios-X é de cerca de 50 mícrons, mais ou menos a largura de um cabelo humano, e você precisa seguir esses neurônios por vários milímetros.”
Coletando amostras de tecido de uma parte selecionada do cérebro de quatro indivíduos falecidos com diagnóstico de esquizofrenia, e quatro sem, a equipe empreendeu o trabalho tedioso de escanear células nervosas usando os dois diferentes recursos síncrotron.
As imagens foram combinadas para reconstruir os neurônios como modelos digitais, o que contribuiu para um conjunto de dados maior que pudesse ser comparado e contrastado estatisticamente em busca de características distintivas.
Eles descobriram, estatisticamente falando, que a espessura e a curvatura das características celulares que se estendem do corpo do neurônio eram significativamente diferentes entre os indivíduos com esquizofrenia, em comparação com aqueles sem a doença.
Essas variações podem afetar a maneira como os neurônios transmitem mensagens ao longo de toda a extensão, o que pode explicar de alguma forma as características do distúrbio, que em suas formas mais graves inclui alucinações, controle motor impedido e delírios.
Exatamente o que está por trás de tais desvios na geometria celular, ou se as variações se estendem até os “dedos” sinápticos do neurônio, exigirá ainda mais detalhes do que os síncrotrons da geração atual podem gerenciar.
Isso pode mudar quando o APS receber uma atualização de US $ 815 milhões nos próximos anos, o que o verá produzir raios X 500 vezes mais brilhantes do que os que emite atualmente.
“A atualização do APS vai permitir melhor sensibilidade e resolução de imagens, tornando o processo de mapeamento de neurônios no cérebro mais rápido e preciso”, diz De Andrade.
“Precisaríamos de resoluções superiores a 10 nanômetros para capturar conexões sinápticas, que é o Santo Graal para um mapeamento abrangente de neurônios, e isso deve ser alcançado com a atualização.”
Juntar os mecanismos por trás do desenvolvimento da esquizofrenia é um processo complexo que exigirá imagens avançadas e tecnologia computacional.
Aos poucos, estamos começando a compreender a multiplicidade de fatores genéticos e ambientais que fazem o cérebro mudar enquanto ainda está no útero, e continuam a mudar à medida que a criança chega à idade adulta.
Se houver maneiras de detectar e tratar isso precocemente, poderíamos ajudar a limitar, se não prevenir, o pior dos traços que podem colocar as pessoas em risco de uma doença mental grave.
Publicado em 25/02/2021 21h23
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