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Qual é o cinza em nossa matéria cinzenta?

Dr. Joe Dispenza / 23 de agosto de 2017

What's the Gray in our Gray Matter?

Quando perdemos nossa curiosidade e somos apanhados nos mesmos padrões de pensamento e sentimento - quer estejamos falando sobre o cérebro, o corpo ou mesmo a realidade - tendemos a pensar o que sabemos is o que é. Mas, à medida que os seres humanos fazem novas descobertas e percebem que não sabemos tudo, nossa construção de compreensão nos faz pensar de forma diferente e, como resultado, mudamos nosso modelo científico. Esse é o caso de novos pesquisa saindo do Salk Institute e da University of California San Diego.

Já sabemos há algum tempo que as células cerebrais que armazenam e processam informações são chamadas de neurônios. Do ponto de vista de um microscópio, pode ser difícil dizer a diferença entre eles. Mas agora, pela primeira vez, os cientistas foram capazes de traçar o perfil de modificações químicas de moléculas de DNA em Individual neurônios, dando-lhes informações detalhadas sobre o que torna uma célula cerebral diferente de sua vizinha.

Usando metodologias moleculares e marcadores químicos, os cientistas foram capazes de identificar grupos de neurônios com funções diferentes e, a partir daí, classificar os neurônios em subtipos. Até agora, os cientistas não foram capazes de determinar quantos tipos de neurônios existem, mas esta nova descoberta pode fornecer novos insights radicais sobre o desenvolvimento e disfunção do cérebro. Usando o metiloma de cada célula - o padrão de marcadores químicos compostos de grupos metil que estudam seu DNA - a equipe Salk foi capaz de classificar os neurônios em subtipos.

“Achamos que é impressionante poder separar um cérebro em células individuais, sequenciar seus metilomas e identificar muitos novos tipos de células junto com seus elementos reguladores de genes, os interruptores genéticos que tornam esses neurônios distintos uns dos outros”, diz co- autor sênior Joseph Ecker, professor e diretor do Laboratório de Análise Genômica de Salk e investigador do Howard Hughes Medical Institute.

O RNA é um ácido nucléico presente em todas as células vivas e sua função é atuar como um mensageiro para transportar instruções do DNA para controlar a síntese de proteínas - os blocos de construção da vida. Anteriormente, os pesquisadores usavam moléculas de RNA dentro de células cerebrais individuais para identificar o que as diferencia. Isso muitas vezes se mostrou inconclusivo, no entanto, porque os níveis de RNA podem mudar rapidamente quando expostos a novas condições, ou mesmo ao longo do dia. Em vez disso, a equipe Salk voltou-se para os metilomas das células geralmente estáveis, que geralmente permanecem estáveis ​​durante a idade adulta.

“Nossa pesquisa mostra que podemos definir claramente os tipos neuronais com base em seus metilomas”, diz Margarita Behrens, cientista sênior da Salk e coautora sênior do novo artigo. “Isso abre a possibilidade de entender o que faz com que dois neurônios - que estão na mesma região do cérebro e sejam parecidos - se comportem de maneira diferente”.

Enfocando o córtex frontal, a área do cérebro responsável pela concentração focada, pensamento complexo, personalidade, comportamentos sociais e tomada de decisão, entre outras coisas, a equipe começou seu trabalho em cérebros de camundongos e humanos. Ao fazer isso, eles isolaram 3,377 neurônios do córtex frontal de camundongos e 2,784 neurônios do córtex frontal de um ser humano falecido de 25 anos. 

Ao contrário de outras células do corpo, os neurônios têm dois tipos de metilação, então os pesquisadores foram capazes de sequenciar os metilomas de cada célula usando novos métodos. O que eles descobriram é que os neurônios do córtex frontal do rato podem ser organizados em 16 subtipos com base em padrões de metilação, enquanto os neurônios do córtex frontal humano eram mais diversos e formaram 21 subtipos. Os resultados mostraram que os neurônios que forneciam mensagens de parada no cérebro (neurônios inibitórios) mostraram padrões de metilação mais conservados entre ratos e humanos em comparação com os neurônios excitatórios. Novos subtipos únicos de neurônios humanos também foram identificados no estudo, abrindo ainda mais a porta para a compreensão do que nos diferencia dos animais.

“Este estudo abre uma nova janela para a incrível diversidade das células cerebrais”, diz Eran Mukamel, do Departamento de Ciências Cognitivas da UC San Diego, co-autor sênior do trabalho.

O próximo passo para os pesquisadores é expandir seu estudo para examinar partes adicionais do cérebro, bem como mais cérebros.

“Existem centenas, senão milhares, de tipos de células cerebrais que têm diferentes funções e comportamentos e é importante saber o que são todos esses tipos para entender como o cérebro funciona”, disse Chongyuan Luo, pesquisador associado da Salk e co-primeiro autor do novo artigo, juntamente com o estudante de graduação da UC San Diego, Christopher Keown. “Nosso objetivo é criar uma lista de peças de cérebros de camundongos e humanos.”

Assim que a “lista de peças” estiver completa, Ecker diz que também gostaria de começar a estudar se os metilomas dos neurônios em pessoas com doenças cerebrais são diferentes dos de pessoas saudáveis. “Se houver um defeito em apenas um por cento das células, devemos ser capazes de ver com este método”, diz ele. “Até agora, não teríamos chance de detectar algo naquela pequena porcentagem de células.”

Mesmo hoje, em nossa maneira egocêntrica de pensar, tendemos a pensar que sabemos tudo sobre o cérebro e o corpo, mas, na realidade, nossa compreensão é apenas uma versão limitada. Com o tempo, continuaremos a chegar a entendimentos ainda maiores. Quem sabe onde estaremos em nossa compreensão sobre a complexidade do cérebro humano daqui a 100 anos. Agora isso é evolução.

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