Cientistas mapeiam parte do cérebro de um rato que é tão complexa que parece uma galáxia

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Graças a um rato que assistiu a excertos do filme "Matrix", cientistas conseguiram criaram o maior mapa funcional de um cérebro até à data - um diagrama dos fios que ligam 84 000 neurónios à medida que estes emitem mensagens.

Utilizando um pedaço do cérebro do rato do tamanho de uma semente de papoila, os investigadores identificaram esses neurónios e traçaram a forma como comunicavam através de fibras ramificadas através de uns surpreendentes 500 milhões de junções chamadas sinapses.

O enorme conjunto de dados, publicado na quarta-feira pela revista Nature, marca um o no sentido de desvendar o mistério do funcionamento do nosso cérebro.

Os dados, reunidos numa reconstrução 3D colorida para delinear os diferentes circuitos cerebrais, estão abertos a cientistas de todo o mundo para investigação adicional - e para os simples curiosos darem uma espreitadela.

"Inspira definitivamente um sentimento de iração, tal como olhar para as imagens das galáxias", disse Forrest Collman, do Allen Institute for Brain Science, nos Estados Unidos, um dos principais investigadores do projeto.

"Ficamos com a noção de como somos complicados. Estamos a olhar para uma pequena parte... do cérebro de um rato e a beleza e complexidade que se pode ver nestes neurónios reais e nas centenas de milhões de ligações entre eles".

A forma como pensamos, sentimos, vemos, falamos e nos movemos deve-se aos neurónios, ou células nervosas, no cérebro - a forma como são ativados e enviam mensagens uns aos outros.

Os cientistas sabem há muito tempo que esses sinais deslocam-se ao longo de fibras chamadas axónios e dendritos, utilizando sinapses para saltar de um neurónia para outro.

Mas sabe-se menos sobre as redes de neurónios que executam determinadas tarefas e sobre a forma como as perturbações nessas ligações podem ter um papel importante na doença de Alzheimer, no autismo ou noutras doenças.

Com o novo projeto, uma equipa global de mais de 150 investigadores cartografou ligações neuronais que Collman compara a pedaços de esparguete emaranhados que serpenteiam através de uma parte do cérebro do rato responsável pela visão.

Como os cientistas mapearam o cérebro

O primeiro o: mostrar a um rato excertos de vídeo de filmes de ficção científica, desporto, animação e natureza.

Foi o que fez uma equipa do Baylor College of Medicine , nos EUA, utilizando um rato com um gene que faz com que os seus neurónios brilhem quando estão ativos.

Os investigadores utilizaram um microscópio movido a laser para registar a forma como as células individuais do córtex visual do animal se iluminavam à medida que processavam as imagens que avam.

Em seguida, os cientistas do Allen Institute analisaram esse pequeno pedaço de tecido cerebral, utilizando uma ferramenta especial para o raspar em mais de 25 000 camadas e obter cerca de 100 milhões de imagens de alta resolução utilizando microscópios eletrónicos. De seguida, voltaram a montar, meticulosamente, os dados em 3D.

Por fim, cientistas da Universidade de Princeton, nos EUA, utilizaram a inteligência artificial (IA) para localizar todos os fios e "pintar cada um dos fios com uma cor diferente para os podermos identificar individualmente", disse Collman.

Calculam que a cablagem microscópica, se disposta, mediria mais de 5 km.

Implicações para a saúde humana

Poderá este tipo de mapeamento ajudar os cientistas a encontrar tratamentos para as doenças do cérebro?

Os investigadores chamam-lhe um o fundamental, tal como o Projeto Genoma Humano, que forneceu o primeiro mapeamento de genes e acabou por conduzir a tratamentos baseados em genes.

O mapeamento de um cérebro completo de rato é um dos próximos objetivos.

"As tecnologias desenvolvidas por este projeto dar-nos-ão a primeira oportunidade de identificar realmente uma espécie de padrão anormal de conectividade que dá origem a uma doença", afirmou Sebastian Seung, neurocientista e informático de Princeton e outro dos principais investigadores do projeto.

O trabalho "marca um grande salto em frente e oferece um recurso comunitário inestimável para futuras descobertas", escreveram os neurocientistas de Harvard Mariela Petkova e Gregor Schuhknecht, que não estiveram envolvidos no projeto.

Os dados de grande dimensão e publicamente partilhados "ajudarão a desvendar as complexas redes neuronais subjacentes à cognição e ao comportamento", acrescentaram.