Os cérebros não são os órgãos mais fáceis de estudar, com sua fiação delicada e sussurros sutis de mensagens de neurotransmissores. Agora, essa pesquisa poderia ser um pouco mais fácil, pois aprendemos que podemos trocar alguns sistemas químicos críticos com o animal hospedeiro não sendo muito sábio.
Em um estudo de prova de conceito conduzido por uma equipe de pesquisadores dos Estados Unidos, o verme microscópico Caenorhabditis elegans era peças geneticamente dotadas de um sistema nervoso retiradas de uma criatura radicalmente diferente – um curioso organismo de água doce conhecido como Hydra.
A troca não era diferente de ensinar uma língua estrangeira a um circuito cerebral específico e descobrir que ele desempenhava seu trabalho tão bem quanto antes.
“Há uma grande diversidade de conexões sinápticas no cérebro de qualquer animal”, explica Josh Hawk, neurocientista do Laboratório Biológico Marinho em Massachusetts.
“Ser capaz de escolher o que colocar em outro organismo nos ajudará a desvendar e entender como e por que os cérebros fazem o que fazem.”
Semelhante a nós, o nematóide C. elegans tem um sistema nervoso fortemente ligado governado por mensageiros químicos chamados neurotransmissores. Circuitos diferentes usam seus próprios tipos de neurotransmissores, que são liberados nas lacunas estreitas entre os neurônios chamadas sinapses.
Na maior parte, esses vazios estreitos são onde o cérebro realiza grande parte de seu trabalho. As sinapses são as portas lógicas dos circuitos do computador do cérebro – bloqueando alguns sinais, intensificando outros, transformando as flutuações químicas em algo profundo.
Os neurocientistas podem entender muito sobre as funções de um sistema nervoso mexendo neste sistema de semáforos usando uma variedade de drogas, ajustes genéticos e interruptores operados por luz.
Ligar e desligar as coisas e observar o caos pode dizer muito sobre como funciona o sistema nervoso. Afinal, muito do que aprendemos na neurociência surgiu da observação das consequências de um cérebro quebrado.
“Mas para realmente entender como eles funcionam, você quer saber se você pode reconstruí-los – consertá-los – depois que estiverem quebrados. E isso é muito difícil de fazer”, disse o autor sênior do estudo, Daniel Colón-Ramos da Yale University School of Medicine.
O truque, neste caso, era “consertar” um circuito interrompido em nematóides com partes emprestadas de outro organismo, que funcionava em um software bioquímico muito diferente. Hydra não são vermes. Eles estão mais intimamente relacionados à anêmona do mar, com corpos minúsculos com tentáculos governados por uma série de neurônios fracamente conectados dispostos em uma estrutura simples semelhante a uma rede.
Mais estranho ainda, as células que compõem essa malha neural se comunicam umas com as outras expelindo peptídeos que se difundem pelo corpo da hidra, ativando receptores correspondentes em outras células.
“Existem centenas de peptídeos neurais em Hydra, cada um dos quais pode ser um canal de comunicação diferente”, diz Hawk.
“Para mim, isso é a coisa mais emocionante. Isso deve abrir toda uma área que ninguém nunca explorou antes.”
Para testar o conceito, Hawk e seus colegas alteraram geneticamente espécimes de C. elegans para perder a capacidade de se sentir completo. Esses vermes famintos exibiam comportamentos de forrageamento, independentemente da quantidade de comida que haviam consumido, dando aos pesquisadores uma atividade clara para observar em seus mutantes.
A partir desse grupo de vermes, eles criaram duas novas linhagens – uma com o gene para um neuropeptídeo de hidra e outra com o gene receptor correspondente.
A descendência entre as duas famílias reuniu as duas metades em um único sistema nervoso. Sem o circuito cerebral usual “Estou cheio” em operação, eles tiveram que contar com os neuropeptídeos da hidra para sinalizar o fim da hora das refeições.
A troca bem-sucedida é apenas o primeiro passo. Graças à forma como os neuropeptídeos hidra operam, é possível separar os neurônios que os utilizam para sinalizar e fazer com que se comuniquem à distância.
“Isso dá a você mais flexibilidade como pesquisador para manipular neurônios que não são adjacentes uns aos outros”, diz Colón-Ramos.
Esta combinação específica de mensageiro e receptor, apelidada de HySyn, poderia ser apenas o início de um vasto kit de ferramentas de transmissores de substituição que os pesquisadores poderiam usar para decifrar os meandros do circuito neural.
Publicado em 03/10/2021 09h37
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