Modelo computadorizado é um mapa completo do complexo cérebro do animal

Circuitos de neurônios do cérebro das moscas – Foto: Tyler Sloan e Amy Sterling para FlyWire, Universidade de Princeton

Pesquisadores abordaram o mistério de como os sinais sensoriais fluem pelo cérebro de uma mosca-das-frutas e o leva a produzir comandos. Eles criaram uma s imulação de computador do cérebro completo do animal, que é menor do que uma semente de papoula, mas carrega enorme complexidade.

Mais de 140 mil neurônios foram conectados por mais de 150 metros de fiação. Centenas de cientistas mapearam essas conexões detalhadas em uma série de artigos publicados na quarta-feira (2) na revista Nature.

O diagrama de fiação será uma ferramenta valiosa para os pesquisadores que estudam o sistema nervoso da espécie de mosca Drosophila melanogaster há décadas. Anteriormente, um pequeno verme era o único animal adulto a ter todo o cérebro reconstruído, com apenas 385 neurônios em todo o seu sistema nervoso.

“É a primeira vez que temos um mapa completo de um cérebro complexo”, disse Mala Murthy, neurobióloga de Princeton que ajudou a liderar o esforço. Outros pesquisadores afirmaram que a análise dos circuitos no cérebro da mosca revelaria princípios aplicáveis a outras espécies, incluindo os humanos, cujos cérebros possuem 86 bilhões de neurônios.

Descobertas sobre o funcionamento do cérebro

Ao traçar os neurônios em um mapa, os pesquisadores descobriram que alguns tipos de neurônios, por exemplo, comandam as moscas a pararem de andar. Também foi descoberto que um circuito para as moscas envolve bloquear os comandos de caminhar, enquanto outro as faz parar enrijecendo as articulações das pernas.

Os cientistas usaram o mapa para construir um cérebro de mosca virtual, com neurônios simulados transmitindo sinais para células conectadas. A equipe testou o cérebro simulado para ver como ele reagiria à comida.

A região da mosca que é semelhante a uma língua, coberta por neurônios sensíveis ao açúcar, foi comandada a se estender para que a “mosca” pudesse comer. E se a mosca virtual provasse o açúcar apenas no lado direito da “língua”, o cérebro enviaria comandos para dobrá-la para a direita.

Mais de 10 anos de mapeamento

O mapeamento começou em 2013 por um grupo de neurocientistas do Instituto Médico Howard Hughes, na Virgínia. Os pesquisadores mergulharam o cérebro de uma mosca adulta em um banho químico, endurecendo-o em um bloco sólido. Depois, removeram uma camada extremamente fina do topo do bloco e usaram um microscópio para fotografá-la.

Em seguida, os cientistas removeram outra camada e tiraram uma nova foto. Para capturar todo o cérebro, eles produziram 7.050 seções e aproximadamente 21 milhões de imagens. Foi preciso desenvolver um software para interpretar as imagens, e uma equipe de especialistas para inspecionar o mapa e corrigir erros.

Demorou mais de uma década para que os cientistas produzissem o primeiro modelo de alta resolução do cérebro da mosca. Com base nos diferentes formatos dos neurônios, Gregory Jefferis, neurocientista da Universidade de Cambridge, e seus colegas classificaram as células em 8.453 tipos distintos, tornando-o o maior catálogo de tipos celulares em qualquer cérebro.

(Fonte: iG)