A ideia de que todas as regiões do cérebro começam a partir do mesmo tipo de célula embrionária acaba de ser colocada em dúvida. Um estudo da Stanford Medicine encontrou evidências de que áreas relacionadas ao pensamento, linguagem e tomada de decisões seguem uma trajetória de desenvolvimento diferente daquela responsável por funções automáticas como respirar, dormir, engolir e controlar os batimentos cardíacos.
A descoberta sugere que essa separação começa muito cedo, ainda durante o desenvolvimento embrionário. Mais surpreendente: os dois sistemas podem ter evoluído separadamente antes de serem integrados no cérebro dos animais modernos.
Dois caminhos diferentes aparecem ainda no embrião
Os pesquisadores analisaram a gastrulação, uma etapa crucial do desenvolvimento na qual as células começam a receber instruções que determinarão os tecidos e órgãos que formarão.
Durante décadas, uma das principais hipóteses era que todas as regiões cerebrais surgiam de um mesmo tipo de célula precursora neural e adquiriam suas diferenças posteriormente.
A equipe liderada pelo biólogo Kyle M. Loh, professor associado de Stanford, encontrou outro cenário.
Desde as primeiras etapas aparecem dois grupos distintos de células embrionárias destinadas ao sistema nervoso. Cada população segue seu próprio caminho e possui uma região específica do cérebro que poderá formar.
As células identificadas pela expressão do gene Otx2 originam o cérebro anterior e o cérebro médio. Já aquelas marcadas pelo gene Gbx2 formam o cérebro posterior.
Nos embriões de camundongos estudados, essas populações não se misturaram. Seus respectivos desenvolvimentos ocorreram em paralelo.
A diferença é importante porque essas regiões cumprem funções bastante distintas. O cérebro anterior está relacionado à linguagem, consciência, raciocínio abstrato e outras atividades cognitivas complexas.
O cérebro posterior abriga circuitos essenciais para controlar respiração, frequência cardíaca, sono e músculos da face, língua e garganta.
Isso não significa, porém, que existam literalmente dois cérebros independentes dentro da cabeça. No cérebro adulto, essas regiões permanecem profundamente conectadas e trabalham em conjunto.
O destino das células parece ser definido muito cedo
Os cientistas também investigaram se uma população de células poderia mudar de função durante seu desenvolvimento.
Para descobrir, analisaram a cromatina, estrutura que organiza o DNA dentro das células e influencia quais genes podem ser ativados.
As diferenças apareceram muito cedo.
As células destinadas ao cérebro anterior apresentavam uma configuração diferente daquelas responsáveis pelo cérebro posterior. Essa organização molecular parece limitar quais tipos de tecido cada grupo consegue produzir.
Mesmo quando os pesquisadores utilizaram sinais químicos normalmente capazes de direcionar o desenvolvimento neural, as precursoras do cérebro anterior não se transformaram em células do cérebro posterior — e vice-versa.
Isso pode explicar uma dificuldade enfrentada durante anos pelos pesquisadores que tentavam produzir determinadas células nervosas em laboratório.
Se uma célula já estiver destinada ao cérebro anterior, simplesmente adicionar substâncias para transformá-la em uma célula do cérebro posterior pode não funcionar.
Cientistas conseguiram criar neurônios do tronco encefálico
Depois de identificar a rota correta de desenvolvimento, os pesquisadores conseguiram produzir neurônios motores funcionais do cérebro posterior usando células-tronco pluripotentes humanas.
Essas células conseguem se transformar em diversos tipos celulares. O segredo foi começar com o precursor embrionário correto.
Os neurônios produzidos apresentaram características elétricas típicas de células nervosas funcionais, incluindo potenciais de ação, os impulsos usados pelos neurônios para transmitir informações.
Eles também apresentaram marcadores associados a regiões responsáveis pelo controle dos músculos da face e da deglutição.
Isso não significa que os pesquisadores tenham criado um cérebro em laboratório ou desenvolvido uma nova terapia.
O resultado oferece um modelo celular que permite estudar neurônios humanos particularmente difíceis de reproduzir e observar diretamente em pacientes vivos.
Descoberta pode ajudar pesquisas sobre ELA e atrofia muscular espinhal
A técnica pode ser especialmente útil para estudar doenças que afetam neurônios do cérebro posterior, como a atrofia muscular espinhal (AME) e a esclerose lateral amiotrófica (ELA).
Quando determinadas células responsáveis pelos músculos da língua e garganta são afetadas, pacientes podem desenvolver dificuldades para engolir. Isso aumenta o risco de alimentos ou líquidos entrarem nas vias respiratórias.
Em estágios avançados, danos aos neurônios também podem comprometer a capacidade de respirar sem assistência.
Produzir essas células em laboratório permitiria criar modelos a partir de células de pacientes, comparar neurônios saudáveis e afetados e testar possíveis medicamentos em estudos pré-clínicos.
Ainda existe uma grande distância entre esses experimentos e um tratamento. Células cultivadas em laboratório não reproduzem toda a complexidade do organismo humano e suas inúmeras interações.
O avanço está justamente em superar uma barreira técnica que dificultava o estudo desses neurônios.
Essa divisão pode ter mais de 550 milhões de anos
A descoberta também pode ajudar a entender como o cérebro evoluiu.
Os pesquisadores encontraram sinais dessa organização dupla em embriões de diferentes espécies, incluindo galinhas, peixes-zebra e vermes-bolota, invertebrados marinhos que compartilham um ancestral distante com os vertebrados.
A presença desse padrão em espécies tão diferentes sugere que os sistemas neurais anterior e posterior podem ter existido separadamente em ancestrais que viveram há pelo menos 550 milhões de anos.
Com o passar da evolução, esses sistemas teriam sido integrados até formar um único órgão.
Os pesquisadores também observam que águas-vivas, separadas evolutivamente dos humanos por centenas de milhões de anos, apresentam sistemas nervosos distribuídos em diferentes extremidades do corpo.
Isso não significa que o estudo tenha provado que o cérebro humano é literalmente formado por dois órgãos independentes.
A descoberta aponta para algo mais sutil: o cérebro moderno funciona como uma estrutura integrada, mas algumas de suas principais regiões podem ter surgido de programas embrionários e evolutivos originalmente distintos.
Agora, os pesquisadores pretendem investigar se padrões semelhantes aparecem na formação da medula espinhal e analisar com maior precisão como doenças como AME e ELA afetam os neurônios do cérebro posterior.
[ Fonte: Infobae ]
