Durante décadas, os neurocientistas têm tentado compreender melhor como os humanos aprendem comportamentos e se adaptam de forma flexível a novas situações ou desafios do mundo real. Enquanto os humanos e outros mamíferos estão adquirindo novos comportamentos, sabe-se que os circuitos neurais em seus cérebros se reorganizam, juntamente com as conexões entre eles.
Estudos descobriram que subgrupos específicos de interneurônios inibitórios podem contribuir de forma diferente para a aprendizagem. No entanto, as contribuições únicas destas classes de interneurônios geneticamente definidas ainda são pouco compreendidas.
Pesquisadores da Escola de Medicina da Universidade Johns Hopkins e do Instituto Max Planck de Neurociências da Flórida realizaram um estudo explorando o papel de um subgrupo de interneurônios conhecidos como células candelabro (ChCs) no apoio à aquisição robusta e flexível de novos comportamentos.
O artigo deles, publicado na Nature Neuroscience, revelou um padrão inibitório adaptativo de interconexões no cérebro que contribui para a reorganização dos circuitos corticais durante a aprendizagem.
“É bem sabido que a inibição desempenha um papel crítico na formação de mudanças no circuito dependentes da aprendizagem”, disse Hyungbae Kwon, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Medical Xpress.
“A função central dos interneurônios é geralmente conhecida por fornecer tons inibitórios na rede. Por exemplo, quando os interneurônios disparam, a excitabilidade geral da rede é reduzida e a indução da plasticidade sináptica nas sinapses excitatórias torna-se difícil. No entanto, apenas definir as funções dos interneurônios como uma inibição uniforme é excessivamente simplificados e presume-se que suas funções sejam muito mais especializadas quando se considera uma grande diversidade de subtipos”, acrescentou Kwon.
Em seu estudo recente, Kwon e seus colegas tiveram como alvo os ChCs, também conhecidos como células axo-axônicas, um tipo de interneurônios GABAérgicos geneticamente especializados encontrados na camada externa do cérebro (isto é, o córtex). O objetivo era desvendar o papel específico desses interneurônios na realização de cálculos corticais, por meio da realização de uma série de experimentos em camundongos vivos que aprendiam a navegar em um labirinto, utilizando técnicas transgênicas.
“Nossas análises empregaram imagens de cálcio in vivo durante uma tarefa de navegação espacial”, disse Kwon. “Analisamos um código de vetor populacional de um conjunto esparso de neurônios pré-motores sintonizados em direção. As funções das células do lustre durante a navegação foram determinadas pela manipulação seletiva da atividade das células do lustre. A análise sistemática dos botões axonais das células do lustre no segmento inicial do axônio foi então realizada via coloração de anticorpos.”
Os experimentos e análises conduzidos pelos pesquisadores produziram resultados muito interessantes. A equipe descobriu que os ChCs apoiavam o refinamento e a reorganização dos circuitos corticais, inibindo seletivamente o controle sobre os neurônios piramidais individuais, em vez de suprimir a atividade coletiva desses neurônios.
“Nossos resultados demonstram uma lógica adaptativa do circuito inibitório responsável pela organização de cálculos corticais distribuídos”, disse Kwon. “Assim, as células lustre permitem a computação cortical eficiente de uma maneira específica da célula-alvo, o que destaca a importância da diversidade interneurônio.”
O trabalho recente de Kwon e seus colegas reuniu novos insights valiosos sobre as contribuições únicas dos ChCs geneticamente definidos para a aprendizagem adaptativa de novos comportamentos. No futuro, poderá abrir caminho para futuras investigações focadas em ChCs ou outros subgrupos de interneurônios, levando potencialmente a novas descobertas emocionantes.
“Agora continuaremos realizando abordagens moleculares e de nível de sistema para elucidar de forma abrangente os mecanismos multiescala pelos quais os ChCs moldam os motivos do circuito cortical, o que inclui a quantificação da conectividade funcional correlativa no nível da sinapse única”, acrescentou Kwon.
Publicado em 26/08/2023 03h06
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