Por que o cérebro funciona de maneira tão diferente quando estamos dormindo, concentrados ou processando informações do ambiente? Essa é uma das perguntas mais antigas da neurociência. Agora, um estudo liderado pela Newcastle University, no Reino Unido, identificou com mais precisão o papel de três importantes mensageiros químicos — acetilcolina, dopamina e serotonina — na regulação da atividade cerebral. Os resultados, publicados na revista PLOS Computational Biology, mostram como essas substâncias alteram simultaneamente o funcionamento de milhares de neurônios, coordenando diferentes estados mentais.
O que são os mensageiros químicos do cérebro?
Os chamados neuromoduladores são substâncias responsáveis por ajustar a forma como os neurônios se comunicam.
Ao contrário dos neurotransmissores tradicionais, que transmitem sinais diretos entre células nervosas, esses mensageiros atuam regulando o comportamento de grandes redes neurais.
No novo estudo, os pesquisadores investigaram como três dos principais neuromoduladores do cérebro — acetilcolina, dopamina e serotonina — influenciam a atividade elétrica da região cortical responsável pelo processamento de informações sensoriais.
Para isso, combinaram experimentos biológicos com modelos computacionais altamente detalhados capazes de simular um microcircuito cerebral completo envolvendo dezenas de milhares de neurônios.
A acetilcolina ajuda o cérebro a sair do modo de sono profundo
Os resultados mostraram que a acetilcolina exerce um papel central na mudança entre diferentes estados cerebrais.
Segundo os pesquisadores, ela reduz fortemente as ondas cerebrais lentas, especialmente as chamadas ondas delta, características do sono profundo.
Na prática, funciona como um interruptor que ajuda o cérebro a abandonar o estado de repouso intenso e entrar em um modo mais ativo, favorecendo a atenção e a vigília.
O estudo também indica que essa substância atua principalmente por conexões precisas entre neurônios, em vez de se espalhar de forma difusa por grandes áreas do cérebro.
Dopamina e serotonina reorganizam a atividade cerebral
A dopamina e a serotonina também provocaram mudanças importantes.
Ambas reduziram a sincronização da atividade elétrica do córtex, fazendo com que os neurônios deixassem de operar em um ritmo uniforme típico do sono profundo.
Entre elas, a serotonina apresentou um efeito particularmente interessante.
Ela estimulou o surgimento das chamadas ondas theta, associadas a estados de processamento de informações, aprendizado e atenção.
Segundo os autores, esse resultado pode ajudar a compreender melhor como o cérebro interpreta estímulos sensoriais e como medicamentos que atuam sobre a serotonina produzem seus efeitos.
Já a dopamina demonstrou atuar em praticamente todas as camadas do córtex cerebral, influenciando tanto neurônios excitatórios quanto inibitórios.
Isso reforça sua importância como reguladora do estado geral das redes neurais.
Como os cientistas mapearam esses sistemas químicos
Antes de analisar o funcionamento dessas substâncias, os pesquisadores precisaram identificar exatamente onde elas atuam.
Utilizando técnicas de imunocitoquímica e análise estereológica, a equipe mapeou a distribuição das fibras responsáveis pela liberação de acetilcolina, dopamina e serotonina na região somatossensorial do cérebro de ratos.
Os resultados mostraram que o sistema colinérgico, responsável pela acetilcolina, apresenta densidade significativamente maior do que o sistema serotoninérgico nessa região.
Esses dados foram então incorporados a um sofisticado modelo computacional biofísico, capaz de reproduzir o comportamento elétrico de um circuito cortical completo com alto nível de precisão.
A descoberta pode beneficiar a medicina e a inteligência artificial
Os pesquisadores acreditam que o trabalho oferece uma nova base para compreender doenças neurológicas e psiquiátricas associadas a alterações nesses sistemas químicos.
Distúrbios como Alzheimer, Parkinson, depressão e esquizofrenia estão diretamente relacionados a mudanças na atividade da acetilcolina, da dopamina e da serotonina.
Embora o estudo ainda não tenha aplicação clínica imediata, ele fornece um modelo detalhado que poderá orientar futuras pesquisas e o desenvolvimento de tratamentos mais direcionados.
Além da medicina, os resultados também despertam interesse na área da inteligência artificial.
Segundo os autores, compreender como o cérebro altera dinamicamente seu funcionamento conforme o contexto pode inspirar novas arquiteturas de IA e sistemas de computação neuromórfica, capazes de adaptar seu comportamento de maneira semelhante ao cérebro humano, em vez de operar sempre com a mesma lógica.
Outro diferencial do estudo é que toda a base de dados e o modelo computacional foram disponibilizados em acesso aberto, permitindo que pesquisadores de diferentes países reproduzam, validem e ampliem os resultados obtidos pela equipe da Newcastle University.
[ Fonte: Infobae ]
