Mapa cerebral de camundongo pode acelerar estudos sobre doenças neurológicas
Cientistas desenvolveram um mapa cerebral detalhado de camundongos, identificando 84 mil neurônios e 500 milhões de sinapses, o que pode acelerar a pesquisa sobre doenças cerebrais e oferecer novas perspectivas na neurociência.
Cientistas criaram o mapa cerebral mais detalhado já feito, utilizando tecido de camundongo. A pesquisa revela 84 mil neurônios e mais de 500 milhões de sinapses, oferecendo novas perspectivas para o estudo de doenças cerebrais.
Criação do mapa cerebral detalhado
Utilizando um pequeno fragmento de tecido cerebral de camundongo, do tamanho de um grão de areia, cientistas criaram o primeiro mapa tridimensional preciso de um cérebro de mamífero.
O mapa detalha a forma, função e atividade de 84 mil neurônios, estruturas ramificadas que transmitem mensagens por meio de axônios e mais de 500 milhões de sinapses, além de 200 mil células cerebrais.
O trabalho é o resultado de quase uma década de pesquisa realizada por 150 cientistas de 22 instituições, liderados pelo Allen Institute for Brain Science, Baylor College of Medicine e Princeton University.
O projeto, conhecido como MICrONS, envolveu a fatiamento do cérebro em mais de 28 mil camadas e a captura de imagens de cada fatia para reconstrução em um composto.
Esse mapa cerebral “connectome” do camundongo pode ajudar os cientistas a compreender melhor distúrbios cerebrais humanos, como Alzheimer e Parkinson, ao oferecer uma visão unificada de como partes específicas do cérebro são organizadas e como diferentes tipos de células trabalham juntas.
Processo de mapeamento e tecnologias utilizadas
Para criar o mapa cerebral detalhado, cientistas do Baylor College of Medicine em Houston começaram registrando a atividade cerebral em uma porção de 1 milímetro cúbico do córtex visual de um camundongo, onde o animal processa o que vê, ao longo de alguns dias.
Durante a captura das imagens, o camundongo estava acordado e visualmente estimulado, assistindo a cenas de filmes como “Matrix” e “Mad Max: Estrada da Fúria”, além de clipes do YouTube de esportes radicais, como motocross e salto de base.
Após a eutanásia do camundongo, pesquisadores do Allen Institute em Seattle fatiaram o mesmo milímetro cúbico de cérebro em mais de 28 mil camadas, cada uma com 1/400 da largura de um fio de cabelo humano, capturando imagens de cada fatia.
Posteriormente, uma equipe da Universidade de Princeton utilizou ferramentas de aprendizado de máquina e inteligência artificial para traçar o contorno de cada neurônio através das fatias, colorindo-os individualmente em um processo chamado segmentação.
As informações geradas pela IA foram validadas pelos cientistas envolvidos, um processo que ainda está em andamento.
Desafios e inovações no estudo do cérebro
O mapeamento do cérebro em detalhes tão minuciosos sempre foi considerado um desafio impossível. O biólogo molecular Francis Crick, famoso por descrever a estrutura do DNA, sugeriu que os neurocientistas nunca conseguiriam alcançar uma compreensão tão detalhada do cérebro.
No entanto, o projeto MICrONS superou essas expectativas ao criar um “connectome” do cérebro de camundongo, revelando como partes específicas são organizadas e como diferentes tipos de células interagem.
Esse avanço foi possível graças à combinação de tecnologias de ponta, como a microscopia especializada e o uso de inteligência artificial para segmentação neuronal.
O processo de fatiamento e imagem das camadas cerebrais exigiu precisão extrema e foi descrito como “estressante” pelos cientistas, devido à necessidade de monitoramento constante para evitar perdas de dados.
A inovação reside não apenas na tecnologia, mas também na colaboração interdisciplinar de cientistas de diversas instituições.
Impactos para o estudo de doenças cerebrais
O mapa cerebral detalhado do camundongo representa um avanço significativo para o estudo de doenças cerebrais humanas, como Alzheimer, Parkinson, autismo e esquizofrenia, que envolvem interrupções na comunicação neural.
Ao fornecer uma visão abrangente da forma e função do cérebro do camundongo, os cientistas agora podem comparar o “circuito” cerebral de um camundongo saudável com modelos de doenças, identificando diferenças cruciais.
Essa abordagem é comparável a ter um diagrama de circuito para consertar um rádio quebrado. Com o mapa cerebral, os pesquisadores podem explorar como as conexões neuronais são afetadas por doenças e buscar novas estratégias de tratamento.
Além disso, a disponibilidade pública dos dados gerados pelo projeto MICrONS oferece à comunidade científica uma valiosa ferramenta para futuras pesquisas em neurociência, potencializando descobertas sobre o funcionamento do cérebro e suas patologias.
Perspectivas futuras e avanços esperados
As perspectivas futuras para o mapeamento cerebral são promissoras, com o objetivo de mapear todo o “connectome” do cérebro de camundongo nos próximos anos. Cientistas esperam que, em três ou quatro anos, seja possível superar as barreiras técnicas atualmente enfrentadas.
No entanto, o mapeamento do cérebro humano em resolução sináptica similar ainda é um desafio distante, devido ao tamanho significativamente maior e às complexidades éticas e técnicas envolvidas.
Ainda assim, avanços na tecnologia de imagem e inteligência artificial continuam a abrir novas possibilidades. A capacidade de traçar axônios por todo o cérebro humano, mesmo sem mapear todas as conexões sinápticas, já representa um passo significativo.
À medida que a pesquisa avança, espera-se que essas inovações levem a uma melhor compreensão do cérebro humano e contribuam para o desenvolvimento de tratamentos mais eficazes para distúrbios neurológicos.
Fonte: CNN
