Quando olhamos para um cérebro humano, é difícil imaginar que suas diferentes regiões possam ter histórias de origem distintas. Afinal, tudo parece perfeitamente integrado em um único órgão. Mas essa aparência esconde uma divisão que começa muito cedo no desenvolvimento embrionário. Pesquisadores de Stanford encontraram evidências de que partes diferentes do cérebro seguem caminhos celulares separados desde os primeiros estágios — e essa descoberta pode ter consequências além da biologia básica.
A divisão começa antes de o cérebro parecer um cérebro
Durante décadas, uma ideia bastante intuitiva dominou os estudos sobre o desenvolvimento cerebral: diferentes regiões do órgão seriam produzidas a partir de uma população inicial comum de células progenitoras, que depois se especializaria.
Um novo trabalho liderado por pesquisadores da Stanford Medicine apresenta um cenário diferente.
Ao estudar o desenvolvimento de embriões de camundongo durante a gastrulação, uma das primeiras fases da formação embrionária, a equipe identificou duas populações celulares distintas que surgem praticamente ao mesmo tempo.
Uma delas apresenta atividade do gene Otx2 e dá origem ao prosencéfalo e ao mesencéfalo, regiões que formam grande parte das estruturas anteriores e intermediárias do cérebro.
A outra população apresenta atividade de Gbx2 e segue em direção ao rombencéfalo, a região posterior que dará origem a estruturas envolvidas em funções essenciais e automáticas, como respiração, ritmo cardíaco, sono e deglutição.
O detalhe mais importante está na origem dessas células.
Os experimentos de rastreamento de linhagem indicaram que elas não são simplesmente duas ramificações tardias de uma mesma população cerebral. Desde muito cedo, seguem trajetórias distintas.
Os pesquisadores também analisaram a cromatina, o complexo que organiza o DNA dentro das células. Encontraram configurações diferentes entre os dois grupos, sugerindo que as células já carregavam programas moleculares distintos sobre quais regiões poderiam formar.
É como se a construção do cérebro começasse com dois projetos parcialmente separados antes de o órgão adquirir a aparência integrada que conhecemos.
A descoberta ajuda a explicar um desafio no laboratório
A importância do resultado não termina na descrição de como um embrião constrói o cérebro.
Há anos, cientistas conseguem produzir diferentes tipos de neurônios humanos a partir de células-tronco pluripotentes. Porém, algumas células nervosas associadas ao rombencéfalo continuam sendo particularmente difíceis de gerar de maneira eficiente.
O novo estudo oferece uma possível explicação.
Se determinados progenitores já assumem uma identidade anterior muito cedo, tentar transformá-los posteriormente em células de regiões posteriores pode ser como tentar mudar o projeto de uma construção depois que parte da estrutura já foi levantada.
Em vez disso, os pesquisadores reproduziram desde o início a trajetória molecular associada ao progenitor posterior.
O resultado foi a produção de neurônios motores do rombencéfalo a partir de células-tronco humanas. As células produzidas apresentaram atividade elétrica e características compatíveis com neurônios envolvidos no controle de músculos relacionados, entre outras funções, à face e à deglutição.
Isso pode ser particularmente útil para pesquisas sobre doenças que afetam esses neurônios, incluindo atrofia muscular espinhal (AME) e esclerose lateral amiotrófica (ELA).
A possibilidade de produzir essas células em laboratório permite criar modelos para estudar mecanismos de doenças e testar hipóteses sem depender da obtenção de tecido do tronco cerebral de pacientes vivos.
Ainda não significa que exista um tratamento novo pronto para uso. O avanço está, principalmente, na capacidade de reproduzir com mais precisão uma etapa específica do desenvolvimento humano.
E se essa divisão for muito mais antiga do que nossa espécie?
Depois de observar o fenômeno em camundongos e células humanas, os pesquisadores procuraram sinais semelhantes em outras espécies.
Encontraram padrões compatíveis em animais como peixe-zebra, galinhas e vermes-flecha, cujas linhagens evolutivas se separaram da nossa há centenas de milhões de anos.
Esse resultado levanta uma possibilidade ainda mais interessante: a divisão observada durante o desenvolvimento cerebral pode representar uma característica muito antiga da evolução dos sistemas nervosos.
Os pesquisadores também fazem uma comparação com animais muito mais distantes evolutivamente, como as águas-vivas, que possuem sistemas nervosos distribuídos em regiões diferentes do corpo.
Isso não prova que o cérebro humano tenha literalmente surgido da união de dois cérebros ancestrais. Essa é uma interpretação evolutiva que ainda precisa ser investigada.
Mas os resultados permitem pensar em uma possibilidade diferente daquela visão tradicional de um cérebro construído progressivamente a partir de uma única estrutura inicial.
Talvez algumas de suas regiões tenham conservado, desde muito cedo, identidades celulares próprias.
Por fora, tudo termina integrado em um único órgão capaz de controlar pensamentos, movimentos, respiração, memória e inúmeras outras funções.
No começo da construção, porém, a história pode ter sido bem menos unificada.
E é justamente essa separação inicial que Stanford agora conseguiu observar com muito mais clareza.
