O cérebro adulto parece a definição de unidade: bilhões de células conectadas trabalham juntas para controlar pensamentos, movimentos e funções vitais. Por isso, durante muito tempo foi natural imaginar que toda essa complexidade surgisse de um mesmo ponto de partida. Ao observar o desenvolvimento embrionário muito antes de o cérebro assumir sua forma reconhecível, porém, cientistas encontraram algo diferente — uma fronteira que parece existir desde os primeiros momentos de sua construção.
A separação aparece muito antes de existir um cérebro
O cérebro dos vertebrados costuma ser dividido em três grandes regiões: prosencéfalo, mesencéfalo e rombencéfalo. As duas primeiras estão associadas a diversas funções complexas, enquanto o rombencéfalo inclui estruturas fundamentais para processos como respiração, frequência cardíaca, sono e movimentos.
Também é nessa região que encontramos neurônios envolvidos no controle de músculos da face, da língua e da garganta.
Uma equipe liderada por Kyle Loh, da Universidade Stanford, voltou sua atenção para uma etapa muito anterior à formação dessas estruturas. Os pesquisadores estudaram embriões de camundongos durante a gastrulação, fase em que o organismo começa a estabelecer algumas de suas principais organizações celulares.
Foi então que encontraram duas populações distintas de células progenitoras.
Uma delas apresentava expressão do gene Otx2 e seguia o caminho que posteriormente formaria o prosencéfalo e o mesencéfalo. A segunda expressava Gbx2 e estava destinada à formação do rombencéfalo.
A diferença, porém, ia além do destino final.
As duas populações permaneciam separadas desde etapas extremamente precoces e percorriam trajetórias diferentes. Análises da cromatina — estrutura relacionada ao controle dos genes que podem ser ativados em uma célula — também mostraram diferenças profundas.
A divisão, portanto, não aparece depois que o cérebro começa a tomar forma. Ela parece estar presente praticamente desde o início de sua construção.
Uma dificuldade antiga do laboratório começou a fazer sentido
A descoberta, publicada na Nature Neuroscience, também pode ajudar a explicar um problema enfrentado há anos pelos cientistas.
Pesquisadores já conseguem transformar células-tronco pluripotentes humanas em diversos tipos de neurônios. Produzir determinadas células associadas ao rombencéfalo, entretanto, vinha sendo particularmente complicado.
O novo estudo sugere que o problema pode estar no ponto de partida.
Se as células destinadas ao prosencéfalo e ao mesencéfalo pertencem a uma trajetória embrionária diferente, talvez não seja possível simplesmente direcioná-las mais tarde para se comportarem como células do rombencéfalo.
Em vez disso, seria necessário reproduzir desde o começo o caminho embrionário correto.
Usando essa abordagem, os pesquisadores conseguiram gerar em laboratório neurônios motores funcionais derivados do rombencéfalo a partir de células-tronco pluripotentes humanas. Essas células apresentaram atividade elétrica e proteínas características das regiões relacionadas ao controle de movimentos faciais e da deglutição.
A técnica pode abrir novas possibilidades para estudar doenças que atingem neurônios motores, como atrofia muscular espinhal e esclerose lateral amiotrófica (ELA), especialmente quando comprometem funções como engolir e respirar.
Mas havia outra pergunta: por que o desenvolvimento cerebral estaria dividido dessa maneira?
A resposta pode estar escondida há mais de 500 milhões de anos
Ao comparar diferentes espécies, os cientistas encontraram sinais de uma organização semelhante em animais tão distintos quanto galinhas, peixes-zebra e vermes-bolota.
Isso sugere que a divisão é muito anterior aos mamíferos — e, evidentemente, ao cérebro humano.
Ela pode ter surgido há mais de 500 milhões de anos, em fases remotas da evolução animal.
O cérebro moderno pode não ter surgido evolutivamente como uma única estrutura construída a partir de um sistema ancestral uniforme. A hipótese é que dois sistemas neuronais com origens celulares distintas tenham seguido trajetórias próprias antes de serem progressivamente integrados.
Isso não significa que os humanos tenham literalmente “dois cérebros”. No organismo adulto, essas regiões fazem parte de um sistema funcionalmente conectado.
A descoberta é mais sutil — e talvez mais interessante.
Aquilo que hoje enxergamos como um único órgão pode conservar, durante o desenvolvimento embrionário, vestígios de duas histórias evolutivas muito antigas.
Um único cérebro pode carregar duas histórias diferentes
A descoberta também muda a forma de pensar a produção de neurônios em laboratório. Se diferentes regiões cerebrais começam sua trajetória muito antes do que se imaginava, reproduzir essas primeiras decisões celulares pode ser essencial para criar modelos mais fiéis de doenças neurológicas.
Ao mesmo tempo, o estudo oferece uma perspectiva inesperada sobre a evolução.
Em vez de construir todo o cérebro moderno do zero, a evolução pode ter reorganizado sistemas nervosos ancestrais distintos até que passassem a funcionar como uma estrutura integrada.
Depois de centenas de milhões de anos, a divisão original tornou-se praticamente invisível quando observamos o cérebro pronto.
Talvez essa seja justamente a parte mais surpreendente: o órgão que hoje parece uma unidade pode ter começado como duas histórias separadas — e a evolução conseguiu transformá-las em uma só.
