A reorganização dos circuitos do córtex pré-frontal durante a adolescência permite a maturação cognitiva de camundongos

Os neurocientistas vêm tentando há décadas entender como o cérebro dos humanos e de outros animais se desenvolve ao longo da vida. Embora seu trabalho tenha reunido muitos insights sobre a maturação e o desenvolvimento do cérebro, muitas questões permanecem sem resposta.

A adolescência, o período que vai do início da puberdade até o início da idade adulta, é conhecida por ser marcada por mudanças significativas no córtex pré-frontal e em outros circuitos cerebrais. Essas mudanças têm sido associadas ao desenvolvimento de novas habilidades mentais e cognitivas.

Pesquisadores do Centro Médico Universitário de Hamburgo-Eppendorf realizaram recentemente um estudo em ratos com o objetivo de explorar ainda mais as mudanças que ocorrem no córtex pré-frontal durante a adolescência. Seu artigo, publicado em Neurôniodescreve padrões na reorganização desta região crucial do cérebro associada à regulação das funções executivas (ou seja, planejamento, tomada de decisão, modulação do comportamento social, etc.).

“Há alguns anos, quando começamos a realizar gravações crônicas fixadas na cabeça em ratos em desenvolvimento para outro projeto, reconhecemos que a atividade na camada 2/3 do córtex pré-frontal medial não muda linearmente com a idade durante a adolescência”, disse o Dr. Pöpplau e a Profª Dra. Ileana L. Hanganu-Opatz, co-autores do artigo, disseram ao Medical Xpress.

“Esta observação foi muito inesperada e levou ao desenvolvimento de um novo projeto com o objetivo principal de explorar os padrões de atividade eletrofisiológica na camada 2/3 do córtex pré-frontal medial ao longo do desenvolvimento do adolescente”.

Como parte de seu estudo recente, Pöpplau, Hanganu-Opatz e seus colaboradores compilaram um grande conjunto de dados contendo gravações coletadas em camundongos imóveis (mas não anestesiados) imobilizados e em movimento livre. Essas gravações monitoraram especificamente a atividade dos neurônios na camada 2/3 do córtex pré-frontal medial.

Os pesquisadores investigaram ratos em diferentes momentos de sua vida, desde a pré-puberdade até a adolescência e a idade adulta. Suas análises exploraram os padrões de atividade neuronal e de rede no córtex pré-frontal medial em diferentes estágios de desenvolvimento, bem como a atividade locomotora e o comportamento dos camundongos.

“Fomos capazes de mostrar que a adolescência é caracterizada por um pico de atividade gama e de picos que se relaciona com mudanças morfológicas (ou seja, pico de complexidade dendrítica e densidade da coluna vertebral dos neurônios piramidais da camada 2/3) durante a adolescência”, explicou o Dr. “Notavelmente, mudanças estruturais semelhantes foram identificadas em humanos durante janelas de tempo comparáveis”.

Como parte de suas análises, Pöpplau, Hanganu-Opatz e seus colegas também se propuseram a explorar os processos neurais que medeiam o estabelecimento, a quebra e a reorganização dos circuitos pré-frontais durante o desenvolvimento.

Suas descobertas sugerem que o cronograma de flutuações funcionais e estruturais durante a adolescência está ligado a um aumento na atividade fagocítica das células da microglia (isto é, células imunológicas do cérebro). A fagocitose ou atividade fagocítica é o processo pelo qual as células imunológicas cercam e ingerem células mortas, materiais estranhos, patógenos e outras partículas.

“Como prova de princípio, removemos as células microgliais do cérebro”, disse Pöpplau. “Descobrimos que a ablação da microglia durante a adolescência, mas não durante a idade pré-juvenil ou adulta, resultou em uma interrupção duradoura da função da rede adulta e das habilidades cognitivas, refletida pela diminuição da tomada de decisão e das habilidades de memória de trabalho em ratos manipulados”.

No geral, as descobertas deste estudo recente confirmam que a adolescência é um período crucial para o desenvolvimento das funções do córtex pré-frontal e das capacidades cognitivas relacionadas. Ele revela especialmente mudanças que ocorrem no meio da puberdade dos ratos, próximo à puberdade, na camada 2/3 do córtex pré-frontal medial do rato.

“Para nossa surpresa, descobrimos que essas mudanças não lineares durante a adolescência estavam presentes principalmente em neurônios com picos regulares (ou seja, supostos neurônios piramidais da camada 2/3), mas não em neurônios com picos rápidos (ou seja, supostos interneurônios que expressam parvalbumina)”, Pöpplau disse. “Para confirmar esta observação, manipulamos optogenéticamente os interneurônios e descobrimos que o desenvolvimento interneuronal segue mudanças lineares com a idade.”

Os pesquisadores realizaram análises adicionais para validar suas descobertas. Seus resultados sugerem que a reorganização dos circuitos pré-frontais durante a adolescência poderia ser mediada principalmente por um tipo de células conhecidas como neurônios piramidais.

“Projetos futuros irão explorar o papel de diferentes neurotransmissores e alterações hormonais durante a adolescência para subpopulações neuronais distintas e mudanças de desempenho cognitivo dependentes da idade”, acrescentaram Pöpplau e Hanganu-Opatz.

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