Notícia

Cientistas treinam neurônios para estudar funcionamento da memória

Fonte

Agência Fapesp

Data

quinta-feira, 6 abril 2017 13:05

Áreas

Bioeletrônica. Engenharia Biomédica. Neurociências. Estimulação Elétrica. Doenças Neurodegenerativas.

Neurônios cultivados in vitro seriam capazes de aprender? Resultados de experimentos conduzidos na George Mason University (GMU), nos Estados Unidos, sugerem que sim.

A responsável pelo “treinamento” neuronal é a brasileira Dra. Nathalia Peixoto, professora no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da GMU e ex-bolsista da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). O objetivo da pesquisa é avançar na compreensão do funcionamento do cérebro – particularmente dos mecanismos relacionados à memória – em condições normais e também no contexto de doenças como Alzheimer e epilepsia.

O tema foi abordado pela Dra. Nathalia Peixoto no final de março, durante o 4th BRAINN Congress – evento organizado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) pelo Instituto Brasileiro de Neurociência e Neurotecnologia (BRAINN), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) apoiado pela Fapesp.

“Compreender a dinâmica do cérebro in vivo em estados normais e patológicos é um dos grandes desafios atuais da ciência. Mas a complexidade do funcionamento cerebral pode tornar inviável a solução desse problema. Por esse motivo, temos buscado desenvolver modelos experimentais e computacionais que permitam esse estudo em um cenário mais simples e controlado”, explicou a cientista.

No laboratório da Dra. Nathalia, neurônios do córtex frontal e da medula espinhal extraídos de embriões de camundongos são colocados para crescer em uma placa de vidro contendo uma matriz de microeletrodos. Esses dispositivos têm a função de registrar os sinais elétricos emitidos pelas células nervosas (os impulsos nervosos ou potenciais de ação) e também de estimulá-las eletricamente quando necessário.

As células são mantidas em uma incubadora a 37º C e alta umidade até que – passadas aproximadamente três semanas – começam a se organizar na forma de redes neuronais, trocando informações por meio de sinapses químicas e elétricas. Alguns dias depois, o treinamento com estimulação elétrica tem início.

“Nesse estágio, temos o chamado brain in a dish ou cérebro no prato”, brincou a Dra. Nathalia. “Inicialmente, as células são estimuladas com um campo elétrico de baixa frequência para que o padrão de resposta seja registrado. Em seguida, aplicamos um sinal de treinamento de alta frequência e observamos uma resposta muito mais intensa por parte dos neurônios. Quando retornamos ao padrão anterior de estimulação [de baixa frequência], percebemos que as células apresentam sensibilidade aumentada. É como se mantivessem a memória do sinal de treinamento.”

Testes estão sendo feitos para investigar até que ponto os neurônios em cultura conseguem reconhecer padrões de estimulação elétrica. Um deles consiste em ativar os microeletrodos seguindo uma sequência predeterminada, de modo a formar uma letra. O objetivo é descobrir se, ao variar a letra, a resposta dos neurônios também varia seguindo um determinado padrão – algo semelhante a uma conversa.

Em outro experimento, o grupo da Dra. Nathalia acrescentou à cultura de neurônios agregados da proteína beta-amiloide – a mesma substância encontrada no cérebro de portadores de Alzheimer – e observou que isso prejudicou a atividade elétrica das células.

“Em apenas um dia, os neurônios pararam de gerar potenciais de ação, o que impediu a realização dos testes de memória. Avaliamos então quais os tipos de beta-amiloide que mais afetam as culturas e, em geral, são os tipos que os pacientes com a doença apresentam e que formam placas”, disse a pesquisadora.

O grupo pretende agora testar alternativas potencialmente capazes de recuperar a atividade elétrica dos neurônios.

Acesse a reportagem completa da Agência Fapesp.

Fonte: Karina Toledo, Agência Fapesp. Imagem: George Mason University.

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