Como os neurônios competem para perder seu link

Jan 22, 2024

Os pesquisadores detalham o mecanismo de como as sinapses competem entre si e como as sinapses fracas e barulhentas são eliminadas durante o desenvolvimento

Universidade de Kyushu

imagem: No desenvolvimento inicial, os neurônios chamados de células mitrais desenvolvem vários ramos para se conectar com vários glomérulos. Como um bonsai, à medida que o desenvolvimento progride, os galhos se fortalecem e são podados. Mas enquanto os pesquisadores investigaram de perto o mecanismo de fortalecimento do ramo, como a poda foi induzida permaneceu pouco estudado. Pesquisadores da Universidade de Kyushu descobriram que, quando as células mitrais recebem o neurotransmissor glutamato, o sinal subsequente desencadeia a supressão local de RhoA, protegendo esse dendrito. Ao mesmo tempo, a despolarização ativa a maquinaria de poda – controlada por RhoA – em dendritos que não receberam a entrada de glutamato. O dendrito vencedor leva tudo.Veja mais

Crédito: Universidade de Kyushu/Imai Lab

Fukuoka, Japão – Pesquisadores da Universidade de Kyushu descobriram os mecanismos de uma fase fundamental, mas criticamente subestimada, do desenvolvimento do cérebro: a poda sináptica.

Usando células mitrais de camundongos – um tipo de neurônio no sistema olfativo – a equipe descobriu que, quando os neurônios recebem um sinal de neurotransmissor, o dendrito receptor é protegido por uma série de vias químicas. Ao mesmo tempo, a despolarização faz com que outros dendritos da mesma célula percorram uma via diferente que promove a poda. Seu estudo foi publicado na revista Developmental Cell.

Como os neurônios se conectam e se remodelam é uma questão fundamental em neurobiologia. O conceito-chave por trás da rede adequada está nos neurônios formando e fortalecendo a conexão com outros neurônios enquanto corta os excessivos e incorretos.

“Uma frase comum na remodelação de circuitos neurais é 'disparar fio junto' e 'fora de sincronia, perder o link.' O primeiro descreve como os neurônios que passam sinais entre si tendem a fortalecer as conexões, enquanto o segundo explica que sem essa sinalização essa conexão diminui", explica o professor Takeshi Imai, da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade de Kyushu, que liderou o estudo. “É um processo de refinamento fundamental para o amadurecimento adequado do cérebro”.

Ao longo das décadas, pesquisadores – incluindo o professor Imai – exploraram o processo fundamental de como os neurônios formam e fortalecem suas conexões. No entanto, havia uma grande lacuna no processo que poucas pessoas estavam examinando: como as conexões são eliminadas.

“A eliminação das conexões neuronais, o que chamamos de poda, era algo que todos na área sabiam e observavam. Satoshi Fujimoto.

A eliminação de conexões ocorre em todo o sistema nervoso, por exemplo, nas junções neuromusculares, os neurônios que enviam sinais aos músculos para se moverem. A princípio, as fibras musculares recebem informações de muitos neurônios motores. À medida que você cresce, essas conexões são ajustadas, onde algumas são fortalecidas e outras são eliminadas, até que apenas um neurônio se conecte a uma fibra muscular. É por isso que você tem controle motor e coordenação desajeitados desde tenra idade.

"Decidimos investigar o que exatamente acontece nos neurônios durante a remodelação, então, procuramos usar células mitrais de camundongos, um tipo de célula alojada no bulbo olfatório, o centro cerebral envolvido em nosso olfato. Nos adultos, as células mitrais têm uma conexão única com uma estação de sinalização chamada glomérulo. Mas, no início do desenvolvimento, as células mitrais enviam ramificações para muitos glomérulos", afirma Fujimoto. "Com o passar do tempo, esses ramos são podados para deixar uma única conexão forte. No final, as células mitrais podem farejar apenas um tipo específico de cheiro."

Primeiro, a equipe descobriu que as ondas espontâneas do neurotransmissor glutamato no bulbo olfatório facilitam a poda dendrítica. A equipe então se concentrou nas vias de sinalização internas da célula mitral. O que eles encontraram foi um mecanismo único de proteção/punição que fortaleceria certas conexões e iniciaria a poda de outras.