O fascinante estudo de cérebro de mosca que pode ajudar a entender pensamento humano – Jornal Estado de Minas

Eles podem andar, planar e os machos podem até cantar canções românticas para atrair parceiras. Tudo isso com um cérebro menor que a cabeça de um alfinete.

Você cientistas estão pesquisando, pela primeira vez, o cérebro de moscas. E identificaram a posição, a forma e as funções de cada uma das suas 130 mil células e 50 milhões de conexões.

Esta é a análise mais detalhada já produzida do cérebro de um animal adulto.

Um importante especialista, que não esteve envolvido na nova pesquisa, descreve o feito como um “grande salto” no conhecimento do assunto em si. cérebro humano. E um dos líderes do estudo declarou que ele trará novos insights sobre “o mecanismo do pensamento”.

O neurocientista Gregory Jefferis, do Laboratório de Biologia Molecular do Medical Research Council da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, afirma que atualmente não temos ideia de como a rede celular do nosso cérebro nos permite interagir com os outros e com o mundo. ao nosso redor.

“O que são conexões?” ele pergunta. “Como os sinais fluem através do sistema que nos permite processar informações para reconhecer seu rosto, que permite que você ouça minha voz e transforme essas palavras em sinais elétricos?”

“O mapeamento do cérebro da mosca é verdadeiramente notável e nos ajudará a entender verdadeiramente como funciona o nosso cérebro.”

Temos um milhão de vezes mais células cerebrais, ou neurônios, do que a mosca da fruta, que foi a espécie estudada na pesquisa. Como, então, um diagrama das conexões cerebrais de um inseto pode ajudar os cientistas a aprender como pensamos?

As imagens produzidas pelos cientistas foram publicadas pela revista Nature. Eles mostram um belo e complexo emaranhado de fios.

Sua forma e estrutura são a chave para explicar como um órgão tão pequeno pode realizar tantas tarefas computacionais poderosas. Desenvolver um computador do tamanho de uma semente de papoula, capaz de realizar todas essas tarefas, está muito além das capacidades da ciência moderna.

Outra líder do projeto — a neurocientista Mala Murthy, da Universidade de Princeton, nos Estados Unidos — declarou que o novo diagrama de conexão, conhecido cientificamente como conectoma, seria “transformador para os neurocientistas”.

“Isso ajudará os pesquisadores a tentar entender melhor como funciona um cérebro saudável”, explica ela. “No futuro, esperamos poder comparar o que acontece quando as coisas dão errado em nossos cérebros”.

Esta opinião é partilhada pela líder do grupo de investigação cerebral do Instituto Francis Crick, em Londres, Lucia Prieto-Godino. Ela não faz parte da equipe de pesquisa.

“Os pesquisadores completaram os conectomas de um verme simples, com 300 fios, e de uma larva, com 3.000”, diz ela, “mas ter um conectoma completo de algo com 130.000 fios é um feito técnico incrível, que abre caminho para encontrar os conectomas de cérebros maiores, como o do rato – e, talvez em várias décadas, o nosso.”

Os pesquisadores conseguiram identificar circuitos separados para muitas funções individuais e demonstrar como eles estão conectados entre si.

Os fios envolvidos no movimento, por exemplo, ficam na base do cérebro, enquanto os que processam a visão ficam voltados para os lados. Há muito mais neurônios envolvidos neste último caso porque ver requer um poder de computação muito maior.

Os cientistas já conheciam os circuitos separadamente, mas não sabiam como eles estavam conectados.

Por que é tão difícil pegar uma mosca?

Outros pesquisadores já estão usando diagramas de circuitos, por exemplo, para descobrir por que é tão difícil espantar uma mosca.

Os circuitos de visão detectam a direção de onde vem o golpe. Eles então transmitem o sinal para as pernas da mosca.

Mas o mais importante é que eles enviam um sinal de salto mais forte para as patas voltadas para o lado oposto ao seu assassino iminente. Em outras palavras, podemos dizer que eles saltam sem precisar pensar – literalmente, mais rápido que a velocidade do pensamento.

Esta descoberta pode explicar por que nós, humanos, por mais desajeitados que somos, raramente conseguimos pegar uma mosca.

O diagrama de conexão foi criado cortando o cérebro de uma mosca com um instrumento que é essencialmente um ralador microscópico de queijo.

Cada uma das 7.000 fatias foi fotografada e as imagens foram montadas digitalmente. Em seguida, a equipe de Princeton aplicou inteligência artificial para extrair as formas e conexões de todos os neurônios.

Mas a IA não era perfeita e os pesquisadores ainda tiveram que corrigir manualmente mais de três milhões de erros.

Tudo isso já era uma façanha técnica, mas o trabalho ainda estava pela metade. O mapa em si seria inútil se não houvesse uma descrição da função de cada um dos fios, segundo Philipp Schlegel, que também faz parte do Laboratório de Biologia Molecular do Conselho de Pesquisa Médica.

“Esses dados são uma espécie de Google Maps do cérebro”, explica. “O diagrama aproximado de fiação entre os neurônios é como saber quais estruturas correspondem a ruas e edifícios.”

“Descrever neurônios é como adicionar nomes de ruas e cidades, horários de funcionamento, números de telefone, avaliações, etc. ao mapa. Você precisa de tudo isso para que seja realmente útil.”

O conectoma da mosca está disponível para qualquer cientista que deseje utilizá-lo para orientar novas pesquisas. Schlegel acredita que o mundo da neurociência verá “uma avalanche de descobertas nos próximos dois anos” graças ao novo mapa.

É claro que o cérebro humano é muito maior que o da mosca — e ainda não temos a tecnologia necessária para capturar todas as informações sobre as suas conexões.

Mas os investigadores acreditam que, nos próximos 30 anos, poderá ser possível ter um conectoma humano. Eles afirmam que o cérebro da mosca é o início de uma compreensão nova e mais profunda de como funciona a nossa mente.

A pesquisa foi realizada por uma grande comunidade internacional de cientistas reunidos em colaboração, chamada FlyWire Consortium.