Uma das questões mais intrigantes sobre o cérebro humano é também uma das mais difíceis para os neurocientistas responderem: o que distingue nossos cérebros dos de outros animais?
"Nós realmente não entendemos o que torna o cérebro humano especial", disse Ed Lein, Ph.D. Investigador no Allen Institute for Brain Science. “Estudar as diferenças no nível de células e circuitos é um bom começo, e agora temos novas ferramentas para fazer isso.”
Uma reconstrução de um tipo recém descoberto de neurônio humano. Imagem cortesia de Boldog, et al.; Nature Neuroscience.
Os pesquisadores que identificaram o novo tipo de célula apelidaram-no de "neurônio rosa-mosqueta" - rosehip neuron - por sua forma compacta e semelhante a um botão de rosa mosqueta.
Em um novo estudo publicado hoje na revista Nature Neuroscience, Lein e seus colegas revelam uma possível resposta a essa pergunta difícil. A equipe de pesquisa, co-liderada por Lein e Gábor Tamás, Ph.D. Um neurocientista da Universidade de Szeged, em Szeged, Hungria, descobriu um novo tipo de célula cerebral humana que nunca foi vista em camundongos e outros animais de laboratório bem estudados.
Tamás e a estudante de doutorado da Universidade de Szeged, Eszter Boldog, apelidaram essas novas células de "neurônios rosa-mosqueta" - para eles, o denso feixe que cada axônio forma em torno do centro da célula é parecido com uma rosa-mosqueta. As células recém-descobertas pertencem a uma classe de neurônios conhecidos como neurônios inibitórios, que põem freios na atividade de outros neurônios no cérebro.
O estudo não provou que esta célula cerebral especial é única para os seres humanos. Mas o fato de o neurônio especial não existir em roedores é intrigante, adicionando essas células a uma lista muito pequena de neurônios especializados que podem existir apenas em humanos ou apenas em cérebros de primatas.
Os pesquisadores ainda não entendem o que essas células podem estar fazendo no cérebro humano, mas a ausência delas no rato aponta para quão difícil é modelar doenças cerebrais humanas em animais de laboratório, disse Tamás. Um dos próximos passos imediatos de sua equipe de laboratório é procurar por neurônios rosa-mosqueta em amostras de cérebro post-mortem de pessoas com distúrbios neuropsíquicos para ver se essas células especializadas podem estar alteradas em doenças humanas.
Quando diferentes técnicas convergem
Em seu estudo, os pesquisadores usaram amostras de tecido de cérebros post-mortem de dois homens de 50 anos que haviam morrido e doado seus corpos para pesquisa. Eles tomaram seções da camada superior do córtex, a região mais externa do cérebro que é responsável pela consciência humana e muitas outras funções que consideramos como únicas para nossa espécie. É uma estrutura muito maior, em comparação com o tamanho do nosso corpo, do que em outros animais.
"É a parte mais complexa do cérebro, e geralmente aceita como a estrutura mais complexa da natureza", disse Lein.
O laboratório de pesquisa de Tamás na Hungria estuda o cérebro humano usando uma abordagem clássica da neurociência, realizando exames detalhados das formas e propriedades elétricas das células. No Instituto Allen, Lein lidera uma equipe que trabalha para descobrir o conjunto de genes que tornam as células cerebrais humanas diferentes umas das outras e das células cerebrais dos camundongos.
Há vários anos, Tamás visitou o Instituto Allen para apresentar suas últimas pesquisas sobre tipos especializados de células cerebrais humanas, e os dois grupos de pesquisa rapidamente viram que eles atingiram a mesma célula usando técnicas muito diferentes.
"Percebemos que estávamos convergindo para o mesmo tipo de célula de pontos de vista absolutamente diferentes", disse Tamás. Então eles decidiram colaborar.
O grupo do Instituto Allen, em colaboração com pesquisadores do Instituto J. Craig Venter, descobriu que as células rosa-mosqueta tem um conjunto único de genes, uma assinatura genética que não é vista em nenhum dos tipos de células cerebrais do rato que eles estudaram. Os pesquisadores da Universidade de Szeged descobriram que os neurônios rosa-mosqueta formam sinapses com outro tipo de neurônio em uma parte diferente do córtex humano, conhecida como neurônios piramidais.
Este é um dos primeiros estudos do córtex humano para combinar essas diferentes técnicas para estudar os tipos de células, disse Rebecca Hodge, Ph.D. , Cientista sênior do Instituto Allen para a Ciência do Cérebro e um autor do estudo.
"Sozinhas, essas técnicas são todas poderosas, mas dão uma imagem incompleta do que a célula pode estar fazendo", disse Hodge. "Juntos, elas lhe dizem coisas complementares sobre os neurônios que pode potencialmente dizer como funciona no cérebro."
Como você estuda a humanidade?
O que parece ser único em relação aos neurônios rosa-mosqueta é que eles só se ligam a uma parte específica de seu parceiro celular, indicando que podem estar controlando o fluxo de informações de uma maneira muito especializada.
Se você pensar em todos os neurônios inibitórios como os freios de um carro, os neurônios rosa-mosqueta deixariam seu carro parar em pontos muito particulares do seu trajeto, disse Tamás. Eles seriam como freios que funcionam apenas na mercearia, por exemplo, e nem todos os carros (ou cérebros de animais) os têm.
“Esse tipo específico de célula - ou tipo de carro - pode parar em lugares onde outros tipos de células não podem parar”, disse Tamás. “O carro ou os tipos de células que participam do trânsito de um cérebro de roedor não podem parar nesses lugares.”
O próximo passo dos pesquisadores é procurar por neurônios rosa-mosqueta em outras partes do cérebro e explorar seu papel potencial em distúrbios cerebrais. Embora os cientistas ainda não saibam se os neurônios rosa-mosqueta são realmente únicos para os seres humanos, o fato de não parecerem existir em roedores é outro argumento contra o rato de laboratório como um modelo perfeito de doença humana - especialmente para doenças naurais.
"Nossos cérebros não são apenas cérebros de camundongos aumentados", disse Trygve Bakken, MD, Ph.D. , Cientista sênior do Instituto Allen para a Ciência do Cérebro e um dos autores do estudo. "As pessoas comentam sobre isso há muitos anos, mas este estudo aborda a questão de vários ângulos."
"Muitos dos nossos órgãos podem ser razoavelmente modelados em um modelo animal", disse Tamás. “Mas o que nos diferencia do resto do reino animal é a capacidade e a produção de nosso cérebro. Isso nos faz humanos. Então, a humanidade é muito difícil de modelar em um sistema animal ”.
Texto e imagem extraídos do Allen Institute for Brain Science: