doi.org/10.1038/s41467-023-43227-w
Credibilidade: 989
#cérebro #Cerebelo
Nossos núcleos cerebelares são mais importantes do que se pensava inicialmente
Sempre se pensou que a aprendizagem associativa era regulada pelo córtex do cerebelo, muitas vezes referido como o “pequeno cérebro”. No entanto, uma nova investigação resultante de uma colaboração entre o Instituto Holandês de Neurociências, o Erasmus MC e o Centro Champalimaud para o Desconhecido revela que, na verdade, os núcleos do cerebelo dão um contributo surpreendente para este processo de aprendizagem.
Compreendendo a aprendizagem associativa
Se uma xícara de chá estiver fumegante, espere um pouco mais antes de beber dela. E se seus dedos ficarem presos na porta, você terá mais cuidado na próxima vez. Estas são formas de aprendizagem associativa, onde uma experiência positiva ou negativa leva a um comportamento de aprendizagem. Sabemos que nosso cerebelo é importante nesta forma de aprendizagem. Mas como exatamente isso funciona?
Metodologia de Pesquisa
Para investigar esta questão, uma equipe internacional de investigadores na Holanda e em Portugal, composta por Robin Broersen, Catarina Albergaria, Daniela Carulli, com Megan Carey, Cathrin Canto e Chris de Zeeuw como autores seniores, analisou o cerebelo de ratos. Os pesquisadores treinaram os ratos com dois estímulos diferentes: um breve flash de luz, seguido por uma suave lufada de ar nos olhos. Com o tempo, os ratos aprenderam que havia uma associação entre os dois, levando-os a fechar os olhos preventivamente ao verem o flash de luz. Este paradigma comportamental tem sido usado há muitos anos para explorar como funciona o cerebelo.
A Estrutura e Função do Cerebelo
Se você observar o cerebelo, poderá distinguir duas partes principais: o córtex cerebelar, ou a camada externa do cerebelo, e os núcleos cerebelares, a parte interna. Essas partes estão interligadas. Os núcleos são grupos de células cerebrais que recebem todo tipo de informação do córtex. Esses núcleos, por sua vez, têm conexões com outras áreas do cérebro que controlam os movimentos, incluindo o fechamento das pálpebras. Essencialmente, os núcleos são o centro de saída do cerebelo.
Robin Broersen: “O córtex cerebelar há muito é considerado o principal ator no aprendizado do reflexo e do momento do fechamento das pálpebras. Com este estudo, mostramos que o fechamento palpebral oportuno também pode ser regulado pelos núcleos cerebelares. Ambos os laboratórios trabalhavam em temas de pesquisa semelhantes e quando percebemos a sinergia do nosso trabalho, decidimos iniciar uma colaboração internacional resultando no presente artigo.”
O cerebelo é influenciado por outras regiões do cérebro através de diferentes conexões, as chamadas fibras musgosas e as fibras trepadeiras. No experimento descrito acima, pensa-se que as fibras musgosas transportam informações da luz e que as fibras trepadeiras transmitem informações relacionadas ao sopro de ar. Essa informação então converge no córtex e nos núcleos do cerebelo. A equipe holandesa investigou o efeito da aprendizagem associativa nestas ligações aos núcleos e descobriu que as fibras musgosas tinham feito ligações mais fortes aos núcleos nos ratos que apresentavam aprendizagem associativa.
Ativação com luz
Entretanto, a equipe portuguesa testou a capacidade de aprendizagem dos núcleos cerebelares através da optogenética – um método que utiliza a luz para controlar as células. Catarina Albergaria: “Em vez de usar um flash de luz normal para treinar ratos, estimulámos diretamente as conexões cerebrais com a luz, ao mesmo tempo que a combinamos com um sopro de ar nos olhos. Isto fez com que os ratos fechassem as pálpebras nos momentos certos, mostrando que os núcleos cerebelares podem suportar a aprendizagem oportuna. Para garantir que esse aprendizado estava realmente acontecendo nos núcleos, repetimos os experimentos em camundongos com córtex cerebelar inativado.”
Cathrin Canto: “Enquanto aprende, as conexões entre as células cerebrais mudam. Ainda assim, não estava claro onde essas mudanças estavam ocorrendo no cerebelo. Portanto, analisamos o que acontece com as fibras musgosas e as conexões do córtex durante o aprendizado. Descobrimos que nos ratos que aprenderam – mas não nos que não aprenderam – as conexões das fibras musgosas e do córtex aos núcleos tornaram-se mais fortes.”
Tecnologia de última geração
Canto continua: “Também visualizamos o que acontece dentro da célula, fazendo medições elétricas dentro das células nucleares de um camundongo vivo. Você pode imaginar que essas células são muito pequenas, de 10 a 20 µm. Isso é menor que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Usando um tubo ultrafino com eletrodo, conseguimos registrar a atividade elétrica dentro das células enquanto o mouse realizava a tarefa, um enorme desafio técnico.”
“Em animais treinados, a exposição à luz fez com que a atividade elétrica dentro das células do núcleo mudasse: as células se tornavam mais ativas quanto mais perto você chegava do sopro de ar em termos de tempo. Essencialmente, as células estavam preparadas para o que estava por vir e podiam, portanto, tornar a sua atividade elétrica suficientemente precisa para controlar a pálpebra mesmo antes de a baforada ter ocorrido.”
Rato versus humano
Broersen: “Embora esta pesquisa utilize ratos, a anatomia geral do cerebelo é semelhante entre ratos e humanos. Embora os humanos tenham muito mais células, esperamos que as conexões entre as células sejam organizadas da mesma maneira.
“Nossos resultados contribuem para uma melhor compreensão de como funciona o cerebelo e o que acontece durante o processo de aprendizagem. Isto também leva a mais conhecimento sobre como os danos ao cerebelo afetam o funcionamento, o que pode ajudar os pacientes no futuro. Ao estimular as conexões com os núcleos usando estimulação cerebral profunda, pode ser possível aprender novas habilidades motoras.”
Publicado em 10/12/2023 20h35
Artigo original:
Estudo original: