Notícia

Modelo do microcircuito talâmico oferece novos esclarecimentos sobre a função cerebral

Divulgação, EPFL

Fonte

EPFL | Escola Politécnica Federal de Lausanne

Data

segunda-feira, 10 abril 2023 06:20

Áreas

Bioinformática. Ciência de Dados. Computação. Medicina. Neurociências. Simulação Computacional. Sono.

O tálamo e o núcleo reticular talâmico estão situados no coração do cérebro dos mamíferos e são conhecidos por desempenhar um papel fundamental em uma ampla gama de funções, incluindo a transmissão de informações sensoriais ao córtex e a transição entre estados cerebrais, como sono e vigília. No entanto, alterações no disparo dos neurônios talâmicos e na interconectividade têm sido associadas a ritmos cerebrais patológicos e alterações nas ondas cerebrais rítmicas que ocorrem durante o sono, observadas em distúrbios como esquizofrenia, distúrbios do desenvolvimento neurológico, transtorno do déficit de atenção e hiperatividade e doença de Alzheimer.

O novo modelo desenvolvido pelo Projeto Blue Brain é o primeiro a capturar as formas complexas e propriedades biofísicas de 14.000 neurônios conectados por 6 milhões de sinapses. Ele pode ser usado para explorar a complexidade estrutural e funcional dos circuitos neurais. O modelo também replica várias descobertas experimentais independentes em nível de rede em diferentes estados cerebrais e fornece um novo conhecimento celular e sináptico unificador da atividade espontânea e evocada tanto na vigília quanto no sono.

Uma das principais descobertas do estudo é que o rebote inibitório, um processo que ajuda a regular a atividade das células nervosas, produz um aumento das respostas talâmicas durante a vigília em certas frequências. O modelo também mostrou que as interações talâmicas geram o aumento e diminuição característicos das oscilações do fuso, as ondas cerebrais rítmicas vistas durante o sono, e que as mudanças na excitabilidade das células talâmicas controlam a frequência e a ocorrência dessas oscilações do fuso.

“Isso é particularmente relevante para interpretar a presença ou ausência de fusos em diferentes distúrbios cerebrais”, enfatizou a Dra. Elisabetta Iavarone, primeira autora do estudo. “Esta abordagem produziu o primeiro modelo morfologicamente e biofisicamente detalhado de um microcircuito talâmico, demonstrando que a estratégia de modelagem desenvolvida pelo Projeto Blue Brain para microcircuitos corticais pode ser aplicada a outras regiões do cérebro”, acrescentou o Dr. Henry Markram, fundador e diretor do Projeto Blue Brain.

“Modelos e simulações de computador podem facilitar a integração e padronização de diferentes fontes de dados experimentais, destacar os principais experimentos ausentes e, ao mesmo tempo, fornecer uma ferramenta para testar hipóteses e explorar a complexidade estrutural e funcional dos circuitos neurais”, explicou o Dr. Sean Hill, codiretor do Projeto Blue Brain e Diretor Científico do Krembil Center for Neuroinformatics.

A pesquisa, publicada na revista científica Cell Reports, representa um passo significativo na compreensão do papel do tálamo e do núcleo reticular talâmico na função e disfunção cerebral, e o modelo desenvolvido pelo Projeto Blue Brain na Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, está agora acessível para que pesquisadores possam usá-lo em seus próprios estudos.

“Este modelo está disponível abertamente e fornece uma nova ferramenta para interpretar as oscilações do fuso e testar as hipóteses de função e disfunção do circuito talamo-reticular em diferentes estados de rede na saúde e na doença”, concluiu o Dr. Sean Hill.

Acesse o a página do Projeto Blue Brain (em inglês).

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Escola Politécnica Federal de Lausanne.

Fonte: Evelyne Schmid Osborne, EPFL. Imagem: Divulgação, EPFL.

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