doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1148-23.2023
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#Cerebral
Cientistas revelaram uma nova compreensão do impacto dos movimentos físicos nas experiências sensoriais, questionando as visões tradicionais no campo da neurociência.
O cérebro é amplamente considerado o órgão mais complexo do corpo humano. Os intrincados mecanismos através dos quais processa a informação sensorial e como esta informação afeta e é afetada pelo controle motor cativaram os neurocientistas durante mais de um século. Atualmente, graças a ferramentas e técnicas laboratoriais avançadas, os pesquisadores podem usar modelos animais para resolver esse quebra-cabeça, especialmente no cérebro do rato.
Durante o século XX, experiências com ratos anestesiados provaram que as entradas sensoriais definem principalmente a atividade neuronal nos córtices sensoriais primários – as regiões do cérebro que processam informações sensoriais, incluindo tato, visão e audição. No entanto, ao longo das últimas décadas, estudos envolvendo ratos acordados revelaram que o comportamento espontâneo, como o movimento exploratório e o movimento dos bigodes chamado whisking, na verdade regula a atividade das respostas sensoriais nos córtices sensoriais primários. Por outras palavras, as sensações ao nível neuronal parecem substancialmente moduladas pelos movimentos do corpo, embora os circuitos neuronais correspondentes e os mecanismos subjacentes não sejam totalmente compreendidos.
Pesquisa inovadora sobre processamento sensorial
Para colmatar esta lacuna de conhecimento, uma equipe de investigação do Japão investigou o córtex somatossensorial primário (S1) – uma região do cérebro do rato que lida com a entrada táctil dos bigodes. Seu último estudo, publicado no The Journal of Neuroscience em 1º de dezembro de 2023, foi conduzido pelo professor Takayuki Yamashita da Fujita Health University (FHU) e pelo Dr. Masahiro Kawatani, afiliado à FHU e à Universidade de Nagoya, junto com sua equipe.
A região S1 recebe informações através dos axônios de várias outras áreas, incluindo o córtex somatossensorial secundário (S2), o córtex motor primário (M1) e o tálamo sensorial (TLM). Para investigar como estas regiões modulam a atividade em S1, os investigadores recorreram à optogenética (uma técnica para controlar atividades de populações neuronais específicas pela luz) envolvendo eOPN3, que é uma proteína sensível à luz recentemente descoberta que permite a inibição eficaz de vias neurais específicas em resposta a luz. Usando vírus como vetor, eles introduziram o gene que codifica essa proteína nas regiões M1, S2 e TLM de camundongos. Então, eles mediram a atividade neural em S1 em camundongos acordados realizando batidas espontâneas. Durante esse processo, eles inibiram seletivamente diferentes entradas de sinal que iam para S1 usando a luz como chave liga/desliga e observaram o efeito em S1.
Descobertas e implicações para integração sensório-motora
Curiosamente, apenas as entradas de sinal de S2 e TLM para S1, e não de M1 para S1, modularam a atividade neuronal em S1 durante a batida espontânea. Especificamente, o caminho de S2 a S1 parece transmitir informações sobre o estado de movimento dos bigodes. Além disso, a via TLM para S1 pareceu transmitir informações relacionadas à fase de batida espontânea, que segue um padrão repetitivo e rítmico. Esses resultados desafiam a visão estabelecida de que a atividade neuronal nos córtices sensoriais é modulada principalmente pelos córtices motores durante o movimento, como observa o Prof. Yamashita: “Nossas descobertas provocam uma reconsideração do papel das projeções sensoriais motoras na integração sensório-motora e trazem à luz um novo função para projeções S2 para S1.”
Uma melhor compreensão de como regiões distintas do cérebro modulam atividades entre si em resposta ao movimento poderia levar ao progresso em inúmeros campos aplicados. Esses insights de pesquisa têm implicações de longo alcance, potencialmente revolucionando campos como inteligência artificial (IA), próteses e interfaces cérebro-computador. “Compreender esses mecanismos neurais poderia melhorar muito o desenvolvimento de sistemas de IA que imitam a integração sensório-motora humana e ajudar na criação de próteses e interfaces mais intuitivas para pessoas com deficiência”, acrescenta o Prof.
Em resumo, este estudo lança luz sobre o intrincado funcionamento do cérebro. Também abre caminho para a pesquisa da conexão entre o movimento corporal e a percepção sensorial. À medida que continuamos a explorar enigmas relacionados com o cérebro, estudos como este oferecem pistas vitais na nossa busca para compreender o órgão mais complexo do corpo humano.
Publicado em 07/03/2024 16h05
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