Um novo estudo mostra que a formação de camadas cerebral acelera o desenvolvimento de circuitos neuronais também, surpreendentemente, não é essencial para o estabelecimento de ligações de especificações funcionais e de tipo celular.

A pesquisa, do Departamento de Neurobiologia do Desenvolvimento no Instituto de Psiquiatria, Psicologia e Neurociências, do Kings College London, destaca o papel dos níveis no cérebro.



Nosso cérebro contém bilhões de neurônios conectados por trilhões de sinapses. Apesar desta enorme complexidade do padrão de conectividade no cérebro é altamente ordenada e estereotipado entre indivíduos da mesma espécie.

Uma característica cérebro organizacional comum é o arranjo das conexões sinápticas em camadas. Como o cérebro está organizado de forma que este não é conhecido.

Sinapses não distribuídos aleatoriamente

Uma pista para o significado dos níveis no cérebro decorre do fato de que as sinapses são distribuídos aleatoriamente entre as diferentes camadas. Em vez disso, uma determinada camada conterá sinapses entre subtipos neuronais específicas, resultando na formação de camadas que contêm sinapses com propriedades funcionais semelhantes.

Assim, a ideia é que também rolamento do cérebro em desenvolvimento é um passo necessário para o desenvolvimento de sinapses neuronais entre subtipos específicos, nomeadamente as camadas de modo que um tipo de célula conecta único tipo de células B e não à célula tipos C e D, por exemplo.

No entanto, existe pouca evidência experimental que demonstra um papel para as camadas em estabelecer ligações específicas do tipo de célula entre neurónios.

Pesquisadores do Departamento de Neurobiologia do Desenvolvimento, Nikolas Nikolaou e Martin Meyer, usou o sistema visual do peixe-zebra como um sistema modelo para fornecer novas informações sobre o papel dos níveis no cérebro. A principal área visual do cérebro de peixe zebra, o tecto óptico, recebe a entrada do olho via os axônios das células ganglionares da retina.

Dois embriões de peixe-zebra em 3-4 dias de desenvolvimento. Crédito Dr. Steve Wilson, Wellcome Images.

Esses axônios são organizados como uma matriz laminar de alta precisão dentro do tectum. Em mutantes de peixe-zebra desviam, que transportam uma mutação no gene robo2, o arranjo em camadas de RGC no tectum é perdida.

Circuitos direção seletivo

Os autores utilizaram o mutante desviar para estudar como a perda de uma mergulhada impactos arquitetura do desenvolvimento funcional de conexões neurais entre axônios RGC e seus neurônios alvo no tectum. O estudo centra-se no desenvolvimento de direção seletivo circuitos que permitem que o animal quer dizer que os objetos se movem em uma direção.

Um resultado surpreendente deste estudo é de que em relativamente maduro fora da rua de larvas de peixe zebra as propriedades funcionais dos circuitos de direcção selectivos são idênticas àquelas vistas em peixes-zebra normal.

Além do mais, os autores descobriram que os axônios RGC foram capazes de se conectar com seus neurônios alvo no tectum esperado mutante extraviados.

Estes resultados indicam que a formação de camadas não é necessário estabelecer ligações para o tipo de célula e funcional. Além disso, verificou-se que o papel do gene robo2 estava a conduzir o crescimento de axónios RGC não só mas também os seus neurónios alvo para uma folha comum.

Se os níveis não são, em última análise necessária para a formação de circuitos neurais funcionais, então o que são?

Uma idéia que está impulsionando o crescimento dos neurônios que correspondem a um nível comum, robo2 facilita o contato entre os neurônios. Esse mecanismo pode acelerar o processo de montagem do circuito.

Problemas de velocidade

Para testar essa idéia os autores realizaram o mesmo conjunto de experiências em muito mais jovem zebrafish larval. Nestes animais jovens que tinha um défice profundo no desenvolvimento de circuitos de direcção-selectiva.

Colectivamente, estes resultados sugerem que uma arquitectura neural em camadas é em última análise desnecessárias para a ligação eléctrica adequada dos circuitos, mas que o rolamento é essencial para o rápido desenvolvimento de tais redes neurais funcionais.

"Ao mostrar que a laminação acelera o desenvolvimento de circuitos funcionais no cérebro nós fornecemos evidência experimental que mostra o que as camadas são para. Para zebrafish larval, que estão intimamente ligados à visão para a sobrevivência, a velocidade é realmente importante", disse ele primeiro autor Nikolas Nikolaou.

Martin Meyer, autor sênior do estudo, disse:

"Nosso estudo também revela como surpreendentemente o desenvolvimento do cérebro plástico e adaptável é. O fato de que os neurônios podem finalmente encontrar um ao outro e, finalmente, formar conexões funcionalmente normal quando pistas de rolamento são perdidos foi algo que não esperava. Talvez percebendo que a plasticidade pode obter informações importantes sobre como reparar os circuitos danificados por trauma ou doença. "