As Regras que os Neurônios Seguem Para Interpretar o Que Vemos

A Complexa Dança dos Neurônios

A corteza visual primária, uma região do cérebro especializada na interpretação das informações que recebemos dos olhos, é um lugar fascinante onde não todos os neurônios estão sempre prontos para desempenhar sua função. Isso se deve ao fato de que cada neurônio recebe uma ampla gama de entradas por meio de milhares de conexões, conhecidas como sinapses, e tem que decidir se vai responder a essas informações visuais ou a outros estímulos.

Em um estudo recente conduzido por neurocientistas do Instituto Picower de Aprendizado e Memória do MIT, foram reveladas as maneiras pelas quais os neurônios responsáveis pelo processamento visual organizam essa massiva entrada de dados para desempenhar suas funções adequadamente.

O autor sênior do estudo, Mriganka Sur, professor de neurociência no Instituto Picower e no Departamento de Ciências do Cérebro e Cognitivas do MIT, enfatiza o intrincado mecanismo pelo qual os neurônios participam dos circuitos cerebrais ao “disparar” potenciais de ação elétrica.

O Estudo em Foco

O artigo, publicado na revista iScience, foi liderado pelo pós-doc Kyle Jenks e envolveu uma investigação meticulosa sobre como não apenas os corpos celulares dos neurônios, mas também suas sinapses individuais, reagem enquanto camundongos observam imagens em movimento. Este método de imaging foi realizado tanto em neurônios responsivos à visão quanto em neurônios não responsivos, permitindo uma análise abrangente das propriedades que influenciam onde uma sinapse se forma e como ela afeta as respostas no corpo celular.

“Este estudo reúne várias questões que foram analisadas isoladamente e as considera em um único artigo coletivo”, afirma Jenks. “Podemos comparar como o neurônio e as espinhas daquele neurônio respondem aos mesmos estímulos, tanto em neurônios responsivos quanto em não responsivos.”

Descobertas e Regras dos Neurônios

No estudo, a equipe fez engenharia genética em neurônios para que suas espinhas dendríticas brilhassem quando sinais de cálcio indicassem um aumento de atividade sináptica. Isso permitiu que os cientistas acompanhassem as respostas dos neurônios enquanto os camundongos observavam padrões de grade em preto e branco em diferentes ângulos.

Após acompanhar 22 neurônios (11 responsivos e 11 não responsivos), eles identificaram várias regras:

• A Distância do Soma Importa: Em neurônios responsivos, as respostas das espinhas eram mais propensas a correlacionar-se com a atividade do soma quanto mais próximas estavam dele.
• Clustering Local: As espinhas formaram pequenos enclaves de respostas correlacionadas entre si, especialmente as que estavam dentro de 5 micrômetros de distância.
• Apical versus Basal: Neurônios com dois tipos distintos de dendritos revelaram que os dendritos basais, mais curtos, recebiam mais entradas visuais, enquanto os dendritos apicais, mais longos, tinham uma diversidade maior de entradas.
• A Seletividade da Orientação é Crucial: A seletividade de uma espinha em relação à orientação do padrão visual era o fator mais impactante na correlação de sua resposta com a do soma.

Implicações Futuras

As descobertas podem avançar estudos sobre a visão no cérebro, oferecendo uma linha de base para pesquisadores que investigam mutações genéticas que impactam as conexões neuronais e a visão. Documentar essas regras fornece um referencial para examinar o efeito de tais mutações e informar modelos de como os neurônios integram entradas sinápticas em seus processos cerebrais.

No estudo participaram também os autores Gregg Heller, Katya Tsimring, Kendyll Martin, Asrah Rizvi e Jacque Pak Kan Ip. O trabalho foi apoiado pelo Institutos Nacionais de Saúde, pela Iniciativa de Pesquisa sobre Autismo da Fundação Simons e pelo Freedom Toge.