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Reportagem |
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| edição 78 - Novembro 2008 |
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| Iluminando os meandros do cérebro |
| Uma promissora combinação entre óptica e genética vem permitindo aos neurocientistas mapear e até controlar os circuitos cerebrais com precisão inédita |
| por Gero Miesenböck |
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TIRADO DE “VIDEO-RATE NONLINEAR MICROSCOPY OF NEURAL MEMBRANE DYNAMICS WITH GENETICALLY ENCODED PROBES, ” BY ROBERT D. ROORDA, TOBIAS M. HOHL, RICARDO TOLEDO-CROWE, GERO MIESENBÖCK, |
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| ESCUTA ÓPTICA: Equipando os neurônios com sensores moleculares que emitem luz quando essas células são ativadas, os neurocientistas rastreiam o processamento de informações conforme ele acontece nos circuitos neurais. A seqüência de quadros do vídeo acima, por exemplo, rastreou a atividade de neurônios sensíveis ao cheiro que afetam áreas específicas (circuladas) do cérebro de uma mosca. A estimulação desses neurônios levou a um aumento de fluorescência (pontos azuis), que acalmam as células silenciadas. |
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[continuação]
Informação Neural
As tentativas para concretizar a visão de Sherrington tiveram início na década de 70. Como os computadores, o sistema nervoso funciona a eletricidade; os neurônios codificam informações em sinais elétricos, ou em potenciais de ação. Esses impulsos, com tensões menores que um décimo de uma pilha AA, induzem uma célula nervosa a liberar moléculas neurotransmissoras que então ativam ou inibem células conectadas num circuito. Num esforço para tornar esses sinais elétricos visíveis, Lawrence B. Cohen da Yale University testou a capacidade de responder a diferenças de potencial com mudança de cor ou de intensidade de um grande número de corantes fluorescentes. Ele descobriu que alguns corantes de fato têm propriedades ópticas sensíveis à tensão elétrica. E tingindo neurônios com esses corantes, Cohen pôde observar sua atividade com um microscópio.
Ao reagir não a mudanças de tensão, mas ao fluxo de átomos carregados específicos, ou íons, os corantes ainda podem revelar o disparo neural. Quando um neurônio gera um potencial, os canais das membranas se abrem e íons de cálcio entram na célula, o que estimula a liberação de neurotransmissores. Em 1980 Roger Y. Tsien, hoje na University of California, em San Diego, começou a sintetizar corantes que poderiam indicar variações na concentração de cálcio, alterando a intensidade da luminescência com que brilhavam. Esses indicadores ópticos se mostraram extraordinariamente valiosos, abrindo novas janelas sobre o processamento de informações em neurônios simples e redes pequenas.
Mas os corantes sintéticos sofrem de um grave revés. O tecido neural é composto de muitos tipos de células diferentes. Estimativas sugerem que o cérebro de rato, por exemplo, comporta várias centenas de tipos de neurônios, além de vários tipos de células de suporte. Como as interações entre tipos específicos de neurônios formam a base do processamento da informação neural, para entender como um determinado circuito funciona devemos identificar e monitorar os agentes individuais e apontar quando eles são ligados e desligados. Como os corantes sintéticos colorem todos os tipos de células indiscriminadamente, em geral é impossível rastrear a origem dos sinais ópticos nos tipos específicos de células. |
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| Gero Miesenböck recentemente transferiu-se da Yale University para a University of Oxford, onde ocupa a cadeira Waynflete como professor de fisiologia. Esse posto foi ocupado por Charles Sherrington, um dos pais da neurociência moderna no início do século passado. |
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