Neurônios aprendem mesmo fora do cérebro

Os neurônios mostraram-se capazes de aprender mesmo fora do cérebro. [Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Escola para neurônios

Neurônios cultivados em laboratório podem ser treinados e aprendem a executar funções específicas.

Foi o que demonstrou a equipe da brasileira Nathália Peixoto, atualmente trabalhando na Universidade George Mason (EUA).

O objetivo da pesquisa era melhorar a compreensão do funcionamento do cérebro - particularmente dos mecanismos relacionados à memória - em condições normais e também no contexto de doenças como Alzheimer e epilepsia.

"Compreender a dinâmica do cérebro em estados normais e patológicos é um dos grandes desafios atuais da ciência. Mas a complexidade do funcionamento cerebral pode tornar inviável a solução desse problema. Por esse motivo, temos buscado desenvolver modelos experimentais e computacionais que permitam esse estudo em um cenário mais simples e controlado", explicou Nathália.

Foi com esse objetivo que ela começou a trabalhar com neurônios cultivados in vitro.

Treinando neurônios

Os neurônios, coletados do córtex frontal e da medula espinhal de embriões de camundongos, foram colocados para crescer em uma placa de vidro contendo uma matriz de microeletrodos. Esses pequenos fios são usados para ler os sinais elétricos emitidos pelas células nervosas e também para estimulá-las eletricamente.

Em aproximadamente três semanas as células começaram a se organizar na forma de redes neuronais, trocando informações por meio de sinapses químicas e elétricas. Alguns dias depois, os pesquisadores iniciaram seu treinamento mediante estimulações elétricas.

"Nesse estágio, temos o chamado 'cérebro no prato'," conta Nathália. "Inicialmente, as células são estimuladas com um campo elétrico de baixa frequência para que o padrão de resposta seja registrado. Em seguida, aplicamos um sinal de treinamento de alta frequência e observamos uma resposta muito mais intensa por parte dos neurônios. Quando retornamos ao padrão anterior de estimulação de baixa frequência, percebemos que as células apresentam sensibilidade aumentada. É como se mantivessem a memória do sinal de treinamento."

Testes estão sendo feitos para investigar até que ponto os neurônios em cultura conseguem reconhecer padrões de estimulação elétrica. Um deles consiste em ativar os microeletrodos seguindo uma sequência predeterminada, de modo a formar uma letra. O objetivo é descobrir se, ao variar a letra, a resposta dos neurônios também varia seguindo um determinado padrão - algo semelhante a uma conversa.

Doenças neurológicas

Em outro experimento, a equipe acrescentou à cultura de neurônios agregados da proteína beta-amiloide - a mesma substância encontrada no cérebro de portadores de Alzheimer - e observou que isso prejudicou a atividade elétrica das células.

"Em apenas um dia, os neurônios pararam de gerar potenciais de ação, o que impediu a realização dos testes de memória. Avaliamos então quais os tipos de beta-amiloide que mais afetam as culturas e, em geral, são os tipos que os pacientes com a doença apresentam e que formam placas," disse Nathália.

O grupo pretende agora testar alternativas potencialmente capazes de recuperar a atividade elétrica dos neurônios.

"Dados da literatura científica indicam que uma substância presente na cúrcuma é muito boa para atrasar o desenvolvimento das placas beta-amiloides. Existe a hipótese de que talvez seja possível resgatar a atividade normal do cérebro se ele estiver protegido contra a formação de placas. Pretendemos fazer esse teste e, então, provar que a capacidade de memória se mantém intacta," disse a pesquisadora.

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