Olhamos para o cérebro como uma estrutura única, formada por regiões especializadas que trabalham em conjunto. Mas pesquisadores da Stanford Medicine encontraram uma história muito mais estranha escondida nas primeiras etapas de sua formação. Partes fundamentais do cérebro parecem seguir caminhos independentes desde o início do desenvolvimento embrionário, como se dois sistemas nervosos ancestrais tivessem sido colocados lado a lado pela evolução.
O cérebro pode ter uma origem muito mais estranha do que imaginávamos
Durante décadas, um dos modelos predominantes da neurobiologia sustentava que uma única célula progenitora, presente no começo do desenvolvimento embrionário, acabava dando origem às diferentes regiões do cérebro.
Um novo estudo publicado na revista Nature Neuroscience coloca essa ideia em xeque.
A equipe liderada pela Stanford Medicine descobriu que a parte frontal e a parte posterior do cérebro surgem de populações diferentes de células progenitoras. Mais surpreendente ainda: elas seguem caminhos paralelos desde etapas extremamente precoces do desenvolvimento.
O cérebro adulto costuma ser dividido em três grandes regiões: prosencéfalo, mesencéfalo e rombencéfalo. As duas primeiras estão associadas, entre outras funções, ao pensamento abstrato, linguagem e consciência.
O rombencéfalo, que inclui estruturas do tronco cerebral, desempenha tarefas muito mais automáticas e indispensáveis. Ele participa do controle da respiração, sono, batimentos cardíacos, fome e movimentos relacionados à fala e à deglutição.
Pareciam diferentes departamentos de uma mesma organização. A nova pesquisa sugere algo mais radical: suas histórias de origem também são diferentes.
A pista apareceu nos primeiros momentos de formação do embrião
Para entender o que estava acontecendo, os pesquisadores voltaram sua atenção para a gastrulação, uma etapa extremamente precoce do desenvolvimento embrionário, quando o organismo começa a estabelecer sua estrutura básica.
Ao estudar embriões de camundongos, eles identificaram duas populações distintas de células progenitoras neurais.
Uma delas expressa o gene Otx2 e está destinada a produzir o prosencéfalo e o mesencéfalo. Outra expressa Gbx2 e origina o rombencéfalo.
O detalhe decisivo é que essas populações não se misturam. Segundo o estudo, elas permanecem separadas desde as primeiras etapas observadas.
Os cientistas também analisaram a cromatina, estrutura que organiza o DNA e influencia quais genes ficam disponíveis para serem ativados.
Novamente, encontraram diferenças fundamentais entre as duas populações.
Isso ajuda a explicar um mistério que incomodava pesquisadores havia décadas: por que era tão difícil produzir determinados neurônios do rombencéfalo em laboratório?
Talvez o problema estivesse justamente no ponto de partida.
Um fracasso de décadas finalmente ganhou uma explicação
Pesquisadores tentavam transformar células progenitoras associadas às regiões anteriores do cérebro em neurônios típicos do rombencéfalo.
Segundo os novos resultados, porém, essas células já estavam biologicamente comprometidas com outro destino.
Compreendendo essa separação, a equipe conseguiu fazer algo importante: induziu células-tronco pluripotentes humanas a se transformarem em neurônios motores funcionais do rombencéfalo.
As células produzidas em laboratório apresentaram características esperadas de neurônios reais dessa região. Produziram potenciais de ação, os impulsos elétricos utilizados pelos neurônios, além de proteínas características das áreas relacionadas ao controle dos músculos da face e da deglutição.
O avanço não é apenas uma curiosidade sobre como o cérebro se forma.
Ele pode fornecer uma nova ferramenta para investigar doenças que atingem justamente essas regiões, como a atrofia muscular espinhal (AME) e a esclerose lateral amiotrófica (ELA).
Estudar esses neurônios diretamente em pacientes vivos é extremamente difícil. Poder produzi-los em laboratório cria novas possibilidades para observar como determinadas doenças começam e evoluem.
A explicação pode estar escondida há mais de 500 milhões de anos
Os pesquisadores então olharam para trás na história evolutiva.
O mesmo padrão de duas origens foi encontrado em galinhas, peixes-zebra e até em hemicordados conhecidos como vermes-bolota, organismos marinhos que compartilham com os humanos um ancestral extremamente distante.
As evidências analisadas abrangem mais de 550 milhões de anos de evolução.
Águas-vivas tornam a história ainda mais intrigante. Elas se separaram da linhagem que levaria aos humanos há aproximadamente 600 a 700 milhões de anos e apresentam sistemas nervosos distribuídos em diferentes partes do corpo.
Uma das hipóteses levantadas pelo trabalho é que a evolução tenha aproximado espacialmente dois sistemas neurais ancestrais diferentes, formando aquilo que hoje percebemos como um cérebro integrado.
Isso não significa que uma pessoa tenha literalmente “dois cérebros” independentes funcionando dentro do crânio. A descoberta trata principalmente da origem embrionária e evolutiva distinta de grandes regiões do sistema nervoso.
Mas essa divisão ancestral pode mudar a maneira como pesquisadores tentam reproduzir partes do cérebro em laboratório.
A descoberta pode chegar até aos estudos sobre obesidade
Há ainda uma conexão inesperada.
O rombencéfalo contém circuitos envolvidos no controle da fome. É também nessa região que atuam mecanismos relacionados aos efeitos de medicamentos para perda de peso, como a semaglutida.
Com modelos laboratoriais mais precisos dessa parte do cérebro, pesquisadores poderão estudar melhor não apenas doenças neurodegenerativas, mas também circuitos ligados ao metabolismo e ao comportamento alimentar.
A equipe agora pretende investigar as origens embrionárias da medula espinhal e compreender melhor como doenças como AME e ELA prejudicam os neurônios do rombencéfalo.
Durante séculos, chamar o cérebro de um único órgão pareceu algo tão evidente que dificilmente exigiria discussão.
Agora, uma viagem até os primeiros instantes da formação embrionária revelou uma história diferente: dentro da estrutura mais complexa do corpo humano podem existir vestígios de dois sistemas neurais ancestrais que a evolução reuniu centenas de milhões de anos atrás.
[Fonte: medical press]
