Antes de uma pessoa nascer, bilhões de células precisam aparecer no lugar certo, no momento adequado e desempenhar funções extremamente específicas. Como o cérebro coordena essa construção continua sendo uma das grandes questões da neurociência. Agora, pesquisadores conseguiram observar mais de perto algumas dessas decisões. O resultado revelou que elementos aparentemente comuns, como nutrientes e simples contatos físicos entre células, podem funcionar como verdadeiras instruções durante a formação do cérebro.
Tudo começa com células que praticamente desaparecem antes do nascimento
No centro das novas descobertas estão as chamadas células gliais radiais, um tipo especial de célula-tronco fundamental durante o desenvolvimento do cérebro.
Elas ajudam a produzir grande parte das células que formam o córtex cerebral, região associada a funções como memória, pensamento e linguagem. Também podem ter desempenhado um papel importante na extraordinária expansão do córtex humano ao longo da evolução.
O curioso é que a maioria dessas células desaparece antes do nascimento. Ainda assim, células semelhantes podem surgir novamente em alguns cânceres cerebrais, algo que os cientistas ainda tentam compreender.
Para descobrir como elas decidem o que produzir, pesquisadores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) conduziram dois estudos independentes, publicados nas revistas científicas Cell e Science.
As pesquisas chegaram ao mesmo ponto por caminhos completamente diferentes: essas células não seguem apenas uma programação interna rígida.
Elas parecem observar constantemente aquilo que acontece ao redor.
E uma das primeiras pistas apareceu em algo que normalmente associamos a energia, e não à construção de diferentes tipos de neurônios.
A maneira como as células usam a glicose pode mudar aquilo que elas produzem
Em um dos estudos, os cientistas desenvolveram um mapa detalhado do metabolismo do córtex humano durante sua formação.
Para isso, combinaram análises de tecido humano doado com organoides cerebrais, pequenas estruturas cultivadas em laboratório a partir de células-tronco que reproduzem determinadas características do cérebro em desenvolvimento.
A equipe percebeu que as células gliais radiais dependem fortemente de um mecanismo conhecido como via das pentoses-fosfato. Esse processo utiliza glicose para produzir componentes necessários principalmente para células que estão se dividindo rapidamente.
Até aí, nada necessariamente extraordinário.
A surpresa surgiu quando os pesquisadores diminuíram a disponibilidade de glicose ou interferiram nesse processo metabólico.
As células-tronco mudaram suas decisões.
Em vez de simplesmente reduzirem sua atividade, começaram a produzir mais neurônios inibitórios e outros tipos celulares que normalmente surgiriam em fases posteriores do desenvolvimento.
Isso sugere que o metabolismo não funciona apenas como uma usina fornecendo energia para uma construção determinada por outros mecanismos.
Ele próprio pode ajudar a decidir o que será construído.
A descoberta abre uma questão especialmente interessante: fatores metabólicos e ambientais durante a gestação poderiam influenciar algumas etapas do desenvolvimento cerebral?
Ainda não existe uma resposta simples, mas o novo mapa permitirá investigar com mais precisão possíveis relações envolvendo nutrição materna, alterações metabólicas e desenvolvimento neurológico.
Uma espécie de “toque” também envia instruções para o cérebro em formação
O segundo estudo encontrou um mecanismo completamente diferente.
Os pesquisadores voltaram a atenção para o tálamo, uma estrutura localizada profundamente no cérebro que participa da transmissão e organização de informações.
Já se sabia que neurônios do tálamo enviam longas projeções em direção ao córtex. Mais tarde, essas estruturas formam conexões com neurônios corticais.
Mas havia um detalhe intrigante.
No cérebro humano, essas fibras chegam à região cortical muito antes de estabelecerem suas conexões definitivas. Durante anos, isso deixou uma pergunta em aberto: por que aparecer tão cedo?
Usando modelos chamados assembloides, que permitem combinar estruturas cerebrais produzidas a partir de células-tronco, a equipe encontrou uma possível explicação.
As projeções provenientes do tálamo entram em contato físico direto com as células gliais radiais.
E esse contato parece carregar uma instrução.
Quando ele acontece, as células-tronco passam a produzir mais neurônios excitatórios, responsáveis por transmitir grande parte dos sinais do córtex.
O efeito foi particularmente intenso sobre neurônios encontrados nas camadas superiores do córtex, justamente uma região que apresenta grande expansão no cérebro humano.
Segundo os pesquisadores, esse ponto específico de contato não havia sido identificado anteriormente e provavelmente não ocorre da mesma forma em roedores.
Um gene associado ao autismo apareceu no meio do mecanismo
A investigação revelou ainda outra conexão importante.
O contato físico observado pelos cientistas envolve NRXN1, gene conhecido por participar da formação de conexões entre neurônios. Alterações nesse gene já foram associadas ao transtorno do espectro autista.
Para investigar o fenômeno, os pesquisadores produziram assembloides utilizando células de pacientes portadores de uma mutação em NRXN1.
Nesses modelos, as projeções provenientes do tálamo apresentaram comportamentos diferentes daqueles observados nos sistemas sem a alteração.
Isso modificou o equilíbrio entre a quantidade de células-tronco e as diferentes células produzidas por elas.
O resultado não significa que os cientistas tenham encontrado uma “causa do autismo”. O transtorno possui origens complexas e envolve múltiplos fatores genéticos e ambientais.
A descoberta oferece algo diferente: um modelo experimental para investigar como determinadas alterações genéticas podem interferir em etapas extremamente precoces da formação do córtex.
E isso seria muito mais difícil de observar diretamente em um cérebro humano durante a gestação.
Estamos começando a enxergar uma conversa que acontece antes de nascermos
Juntos, os dois estudos modificam uma visão relativamente simples sobre como o cérebro é construído.
As células-tronco não parecem apenas executar um conjunto imutável de instruções previamente gravadas no DNA. Elas recebem informações continuamente e ajustam suas decisões de acordo com o ambiente.
A disponibilidade de nutrientes pode ser uma dessas informações.
O contato físico com estruturas que chegam de outras regiões do cérebro pode ser outra.
Essa perspectiva também demonstra como organoides e assembloides estão mudando a neurociência. Há pouco mais de uma década, investigar experimentalmente algumas características específicas do desenvolvimento cerebral humano era extremamente difícil. Agora, esses modelos permitem recriar partes importantes do processo em laboratório.
Ainda há uma distância enorme entre compreender esses mecanismos e transformar as descobertas em tratamentos para transtornos neurológicos, psiquiátricos ou câncer cerebral.
Mas os pesquisadores encontraram algo fundamental: algumas das decisões que ajudam a construir aquilo que nos torna humanos podem depender de uma conversa microscópica muito mais dinâmica do que imaginávamos.
E ela começa muito antes de termos qualquer lembrança do mundo.
[Fonte: Cadena3]
