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O cérebro codifica as informações coletadas por nossos sentidos. No entanto, para perceber nosso ambiente e interagir construtivamente com ele, esses sinais sensoriais precisam ser interpretados no contexto de nossas experiências anteriores e objetivos atuais. Na última edição da Science , uma equipe de cientistas liderada pelo Dr. Johannes Letzkus, Líder do Grupo de Pesquisa no Instituto Max Planck para Pesquisa do Cérebro, identificou uma fonte-chave dessas informações de cima para baixo dependentes da experiência.

O neocórtex é a maior área do cérebro humano. Ele se expandiu e se diferenciou enormemente durante a evolução dos mamíferos e acredita-se que ele seja o mediador de muitas das capacidades que distinguem os humanos de seus parentes mais próximos. Além disso, as disfunções dessa área também desempenham um papel central em muitos transtornos psiquiátricos. Todas as funções cognitivas superiores do neocórtex são habilitadas ao reunir dois fluxos distintos de informação: um fluxo ‘ascendente’ transportando sinais do ambiente circundante e um fluxo ‘descendente’ que transmite informações geradas internamente que codificam nossas experiências anteriores e objetivos atuais.

“Décadas de investigação elucidaram como as entradas sensoriais do ambiente são processadas. No entanto, nosso conhecimento de informações geradas internamente ainda está em sua infância. Esta é uma das maiores lacunas em nossa compreensão das funções cerebrais superiores, como a percepção sensorial”, diz Letzkus. Isso motivou a equipe a procurar as fontes desses sinais de cima para baixo. “Trabalhos anteriores nossos e de muitos outros cientistas sugeriram que a camada superior do neocórtex é provavelmente um local importante que recebe entradas que transportam informações de cima para baixo. Tomando isso como ponto de partida, pudemos identificar uma região do tálamo – uma área do cérebro inserida nas profundezas do prosencéfalo – como uma fonte candidata-chave de tais informações internas. “

Motivada por essas observações, a Dra. M. Belén Pardi, a primeira autora do estudo e pesquisadora de pós-doutorado no laboratório Letzkus, desenvolveu uma abordagem inovadora que a permitiu medir as respostas de sinapses talâmicas únicas no neocórtex de camundongo antes e depois de um paradigma de aprendizagem. “Os resultados foram muito claros”, lembra Pardi. “Considerando que os estímulos neutros sem relevância foram codificados por respostas pequenas e transitórias neste caminho, a aprendizagem impulsionou fortemente sua atividade e tornou os sinais mais rápidos e mais sustentados ao longo do tempo.” Isso sugere que as sinapses talâmicas no neocórtex codificam a experiência anterior do animal. “Estávamos realmente convencidos de que este é o caso quando comparamos a força da memória adquirida com a mudança na atividade talâmica: isso revelou uma forte correlação positiva,

Mas esse mecanismo é seletivo para esses sinais de cima para baixo relacionados à memória? Os estímulos sensoriais podem ser relevantes devido ao que aprendemos a associar a eles, mas também meramente devido às suas propriedades físicas. Por exemplo, quanto mais altos os sons, mais prontamente eles atraem a atenção tanto em humanos quanto em animais. No entanto, esta é uma função de baixo nível que tem pouco a ver com a experiência anterior. “Curiosamente, encontramos mecanismos de codificação muito diferentes, na verdade opostos, para essa forma de relevância de baixo para cima”, diz Pardi.

Dada sua importância central, os cientistas especularam que a maneira como esses sinais são recebidos no neocórtex deve ser rigidamente regulamentada. Pardi e colegas de trabalho abordaram isso em outros experimentos, combinados com modelagem computacional em colaboração com o laboratório do Dr. Henning Sprekeler e sua equipe na Technische Universität Berlin. Os resultados de fato identificaram um mecanismo anteriormente desconhecido que pode ajustar as informações ao longo dessa via, identificando um tipo especializado de neurônio na camada superior do neocórtex como um guardião dinâmico desses sinais de cima para baixo.

“Esses resultados revelam as entradas talâmicas para o neo cortex sensorial como uma fonte chave de informações sobre as experiências anteriores que foram associadas a estímulos sensoriais. Esses sinais de cima para baixo são perturbados em uma série de distúrbios cerebrais como autismo e esquizofrenia, e nossa esperança é que as presentes descobertas também permitirão uma compreensão mais profunda das mudanças não adaptativas que estão por trás dessas condições severas “, conclui Letzkus.

Texto retirado de Science Daily.
Imagem retirada de Viaframe/Getty Image .

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