Um cérebro pequeno com um projeto familiar
O cérebro da mosca-das-frutas contém menos de 200.000 neurônios. O cérebro humano contém dezenas de bilhões. Essa enorme diferença de escala não impediu os neurocientistas de tratar o inseto como um modelo produtivo, porque o cérebro da mosca compartilha semelhanças impressionantes com seu equivalente humano — não em tamanho, mas em como está organizado e em como suas células se comunicam.
Outra vantagem é a completude. Todas as conexões entre os neurônios do cérebro da mosca, coletivamente conhecidas como conectoma, foram mapeadas. Esse diagrama completo de conexões permite aos pesquisadores estudar diretamente como diferentes tipos de neurônios interagem para produzir um determinado comportamento, algo que permanece fora de alcance em cérebros mais complexos.
Katherine Nagel, Ph.D., professora associada do Departamento de Neurociência da NYU Grossman School of Medicine e investigadora principal do estudo, disse que o trabalho mostra como um circuito neuronal forma uma memória de curto prazo quando uma mosca detecta um odor. A memória permite ao inseto reter uma direção e viajar em direção a um cheiro que ele decidiu que vale a pena lembrar. Ela acrescentou que, embora os pesquisadores há muito presumissem que esse tipo de arranjo está por trás da memória de trabalho, os novos experimentos confirmam que o arranjo existe e demonstram como ele opera em um contexto específico.
A memória de trabalho precisa de estabilidade e flexibilidade
A memória de trabalho é o bloco de rascunho mental que retém informações por segundos de cada vez. É o que permite a alguém lembrar alguns dígitos de um código de segurança por tempo suficiente para digitá-los, ou manter uma direção em mente enquanto atravessa uma sala. A característica é essencial, mas vem com um par de requisitos concorrentes.
De um lado está a estabilidade. Uma memória que desaparece instantaneamente é inútil, então a atividade neural subjacente precisa persistir por um período significativo de tempo. Do outro lado está a flexibilidade. Reter detalhes irrelevantes seria um enorme desperdício de energia — ninguém se beneficia de memorizar cada número que encontra em um dia. Um sistema útil, portanto, precisa ligar rapidamente, manter-se estável e desligar de forma limpa.
Um circuito construído para ligar e desligar
O novo estudo examinou como os neurônios interagem para codificar informações na memória de trabalho, e especificamente como essas interações podem ser sustentadas enquanto permanecem fáceis de ativar e desativar. A resposta, segundo os pesquisadores, está em um arranjo de portão dentro do circuito.
Um odor destrava um circuito de memória
Para observar o processo em ação, a equipe expôs moscas-das-frutas a uma dose forte de vinagre de maçã. Os insetos voaram em direção ao aroma e continuaram nessa direção por vários segundos depois que o odor desapareceu do ar, indicando que uma memória do cheiro ainda estava guiando seu comportamento após o próprio estímulo ter desaparecido.
Enquanto as moscas respondiam, os pesquisadores monitoraram a atividade em seus cérebros. Eles descobriram que dois tipos diferentes de neurônios reagiram ao cheiro com padrões semelhantes de atividade. Essa resposta sobreposta é a assinatura do portão: as duas populações de células interagem de uma forma que permite que um evento sensorial fugaz seja convertido em um sinal autossustentável, e então liberado.
Na prática, o circuito não armazena o odor como um computador armazena um arquivo. Ele cria um estado temporário que influencia o comportamento da mosca, e esse estado pode ser desligado assim que tiver cumprido seu propósito.
Por que a mosca é útil para estudar a memória humana
O valor da mosca-das-frutas como modelo repousa nas mesmas características que a tornam fácil de ignorar. Seu cérebro é pequeno o suficiente para ser rastreado por completo, mas resolve problemas que os cérebros de mamíferos também enfrentam: detectar um estímulo, decidir se ele importa, retê-lo brevemente e agir com base nele.
Como o conectoma da mosca está completo, os cientistas podem identificar um tipo específico de neurônio, seguir suas conexões e perguntar o que sua atividade contribui para o comportamento. Descobertas como esta, portanto, fornecem um relato preciso e testável de um mecanismo que foi proposto por décadas, mas raramente observado diretamente.
- Mecanismo confirmado: o estudo apoia uma explicação há muito presumida sobre como as memórias de curto prazo são formadas e mantidas.
- Detalhe em nível de circuito: dois tipos distintos de neurônios trabalhando juntos criam o portão que sustenta a memória.
- Evidência comportamental: as moscas continuam em direção a um odor por segundos depois que ele desaparece, mostrando a memória em ação.
- Valor do modelo: um conectoma totalmente mapeado torna o cérebro da mosca um campo de testes prático para ideias sobre a memória.
O que os resultados mostram e o que não mostram
Os experimentos descrevem como um circuito específico em um inseto forma uma memória de curta duração em resposta a um tipo de entrada sensorial. Se arranjos de portão equivalentes operam nas muitas formas de memória de trabalho em humanos permanece uma questão em aberto, e os pesquisadores enquadram o resultado como confirmação de um princípio em um contexto definido, e não como uma regra universal.
Ainda assim, o design subjacente é atraente por sua economia. Um cérebro que pode ligar uma memória quando ela é necessária — e desligá-la quando não é — evita tanto o custo de esquecer rápido demais quanto o custo de lembrar demais. Esse equilíbrio entre estabilidade e flexibilidade é um problema que todo sistema nervoso precisa resolver, e a mosca-das-frutas oferece uma visão clara de uma solução.
O estudo, publicado on-line em 7 de outubro na revista Nature, soma-se a um corpo crescente de trabalhos que usam o diagrama completo de conexões do inseto para ligar tipos individuais de células a comportamentos específicos. Para os neurocientistas, o retorno é uma imagem mais nítida de como os portões neurais convertem uma breve entrada sensorial em uma memória que pode guiar um animal pelos seus próximos segundos.
Este artigo é baseado em reportagem do Medical Xpress. Leia o artigo original.
Originally published on medicalxpress.com
