Teoria centenária sobre neurônios e atividade cerebral é refutada

Novos tipos de experimentos em culturas neuronais indicam que o intervalo de tempo para a reexcitação de um neurônio é muito maior (até dez vezes maior) do que os cientistas consideraram por mais de um século.
[Imagem: Ido Kanter/Bar-Ilan University]

Atividade e descanso dos neurônios

O paradigma atual da neurociência estabelece que cada neurônio funciona como um elemento excitável: Os sinais elétricos que chegam dos neurônios interconectados são acumulados, e então o neurônio gera um pulso elétrico curto, um pico, quando seu limite é ultrapassado.

Por mais de 100 anos, os cientistas têm presumido que cada neurônio é caracterizado por um período curto exclusivamente de repouso, de aproximadamente dois a três milissegundos, após a ocorrência do disparo, no qual o neurônio não consegue regenerar um pico consecutivo. Esse período de descanso é seguido por um período mais longo de respostas neuronais vacilantes, até que a capacidade de resposta total seja alcançada.

Mas Shira Sardi e seus colegas da Universidade Bar-Illan acabam de contestar todo este saber científico presente nos livros didáticos, destacando três novos recursos que eles descobriram experimentalmente sobre os períodos neuronais de repouso.

Repouso neuronal

Em primeiro lugar, a duração do tempo de descanso dos neurônios pode exceder 20 milissegundos, cerca de 10 vezes mais do que o assumido anteriormente. Esses longos períodos refratários aumentam ainda mais, dependendo da atividade neuronal anterior.

Em segundo lugar, o período de repouso é sensível à origem do sinal de entrada. A estimulação do neurônio de diferentes direções (por exemplo, esquerda e direita) resulta em diferentes períodos refratários. Quando o neurônio é estimulado da esquerda, por exemplo, a duração do período refratário é muito maior do que a estimulação da direita.

Em terceiro lugar, o neurônio é um elemento muito preciso, com uma transição abrupta do período refratário para a capacidade de resposta total, sem uma fase de "gagueira" intermediária em que a mesma estimulação do neurônio resultaria apenas em alguma probabilidade de um pico evocado.

"Nós chegamos a essas conclusões usando uma nova configuração experimental, mas, em princípio, esses resultados, bem como outras propriedades anisotrópicas dos neurônios, poderiam ter sido descobertos usando tecnologia que existe desde os anos 1980," disse o professor Ido Kanter, coordenador da equipe. "A crença centenária que se enraizou no mundo científico resultou neste atraso de várias décadas."

Efeitos nas doenças e na inteligência artificial

Estas novas descobertas exigirão um reexame das funcionalidades neuronais além da estrutura tradicional e, em particular, de um exame da origem das doenças degenerativas. Por exemplo, neurônios que são incapazes de diferenciar entre esquerdo e direito, semelhantes às distorções em todo o corpo humano, são caracterizados por atividades errôneas.

"Nossas descobertas podem ser um ponto de partida para descobrir a origem dessas doenças. Este trabalho também abre novos horizontes para algoritmos avançados de aprendizagem profunda e aplicativos baseados em inteligência artificial, que imitam propriedades anisotrópicas neuronais, em vez dos nós isotrópicos usados em aplicativos de aprendizado de máquina atuais," concluiu Kanter.