Notícia

Dendritos podem ajudar os neurônios a realizar cálculos complexos

Centro de Sono e Consciência da Escola de Medicina da Universidade de Wisconsin-Madison via NIH

Fonte

MIT | Instituto de Tecnologia de Massachusetts

Data

sábado, 19 fevereiro 2022 12:55

Áreas

Biologia. Neurociências.

Dentro do cérebro humano, os neurônios realizam cálculos complexos com base nas informações que recebem. Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) demonstraram como os dendritos – extensões semelhantes a ramificações que se projetam dos neurônios – ajudam a realizar esses cálculos.

Os pesquisadores descobriram que dentro de um único neurônio, diferentes tipos de dendritos recebem informações de partes distintas do cérebro e as processam de maneiras diferentes. Essas diferenças podem ajudar os neurônios a integrar uma variedade de entradas e gerar uma resposta apropriada, dizem os pesquisadores.

Nos neurônios que os pesquisadores examinaram neste estudo, parece que esse processamento dendrítico ajuda as células a receber informações visuais e combiná-las com feedback motor, em um circuito envolvido na navegação e no planejamento do movimento.

“Nossa hipótese é que esses neurônios têm a capacidade de identificar características e pontos de referência específicos no ambiente visual e combiná-los com informações sobre velocidade, para onde estou indo e quando vou começar, para me mover em direção a um posição de objetivo”, disse o Dr. Mark Harnett, professor associado de Ciências do Cérebro e Cognitivas, membro do Instituto McGovern de Pesquisa do Cérebro do MIT e autor sênior do estudo. Mathieu Lafourcade, ex-pós-doutorando do MIT, é o principal autor do artigo, publicado na revista científica Neuron.

Cálculos complexos

Qualquer neurônio pode ter dezenas de dendritos, que recebem informações sinápticas de outros neurônios. Os neurocientistas levantaram a hipótese de que esses dendritos podem atuar como compartimentos que realizam seus próprios cálculos nas informações recebidas antes de enviar os resultados para o corpo do neurônio, que integra todos esses sinais para gerar uma saída.

Pesquisas anteriores mostraram que os dendritos podem amplificar os sinais de entrada usando proteínas especializadas chamadas receptores NMDA. Estes são receptores de neurotransmissores sensíveis à tensão elétrica que são dependentes da atividade de outros receptores chamados receptores AMPA. Quando um dendrito recebe muitos sinais de entrada através dos receptores AMPA ao mesmo tempo, o limiar para ativar os receptores NMDA próximos é atingido, criando uma explosão extra de corrente.

Acredita-se que esse fenômeno, conhecido como supralinearidade, ajude os neurônios a distinguir entre entradas que chegam próximas ou mais distantes no tempo ou no espaço, disse o Dr. Harnett.

No novo estudo, os pesquisadores do MIT queriam determinar se diferentes tipos de entradas são direcionados especificamente para diferentes tipos de dendritos e, em caso afirmativo, como isso afetaria os cálculos realizados por esses neurônios. Eles se concentraram em uma população de neurônios chamados células piramidais, os principais neurônios de saída do córtex, que possuem vários tipos diferentes de dendritos. Os dendritos basais se estendem abaixo do corpo do neurônio, os dendritos oblíquos apicais se estendem a partir de um tronco que sobe do corpo e os dendritos em tufo estão localizados na parte superior do tronco.

O Dr. Harnett e seus colegas escolheram uma parte do cérebro chamada córtex retroesplenial (RSC) para seus estudos porque é um bom modelo para o córtex de associação – o tipo de córtex cerebral usado para funções complexas, como planejamento, comunicação e cognição social. O RSC integra informações de muitas partes do cérebro para orientar a navegação, e os neurônios piramidais desempenham um papel fundamental nessa função.

Em um estudo com camundongos, os pesquisadores mostraram pela primeira vez que três tipos diferentes de entrada entram em neurônios piramidais do RSC: do córtex visual em dendritos basais, do córtex motor em dendritos oblíquos apicais e dos núcleos laterais do tálamo. uma área de processamento visual, em dendritos de tufos.

“Até agora, não havia muito mapeamento de quais entradas estão indo para esses dendritos. Descobrimos que existem algumas regras sofisticadas aqui, com diferentes entradas indo para diferentes dendritos”, destacou o professor Mark Harnett.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (em inglês).

Fonte: Anne Trafton, MIT News Office. Imagem: Reconstrução 3D colorida de dendritos. Fonte: Centro de Sono e Consciência da Escola de Medicina da Universidade de Wisconsin-Madison via NIH.

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