Neurônios no córtex piriforme de camundongos auxiliam no desenvolvimento de circuitos recorrentes, segundo estudo

Sabe-se que a atividade dos neurônios no cérebro dos mamíferos contribui para o desenvolvimento do cérebro nos estágios iniciais de desenvolvimento. Embora estudos neurocientíficos anteriores tenham reunido evidências que apoiam esta noção, até que ponto a atividade neuronal precoce regula a maturação dos circuitos neurais ainda não foi totalmente determinada.

Pesquisadores da Universidade de Stanford e da Faculdade de Medicina da Universidade Duke realizaram um estudo explorando a contribuição dos neurônios no cérebro do rato para a formação de conexões entre regiões corticais durante o desenvolvimento. Suas descobertas, publicadas em Neurôniodestacam o papel fundamental dos neurônios no córtex piriforme do camundongo, uma região do cérebro que suporta o processamento e codificação de informações olfativas, no desenvolvimento de circuitos neurais recorrentes.

“Estávamos interessados ​​na questão geral de como a atividade neural molda a fiação cerebral durante o desenvolvimento”, disse Liqun Luo, autor supervisor do artigo, ao Medical Xpress. “Esta questão foi previamente estudada no contexto de como a informação sensorial periférica, como a visão e o tato, molda os circuitos cerebrais que processam tais informações periféricas. No entanto, pouco se sabia sobre como a atividade dentro do próprio cérebro molda o neurodesenvolvimento no início da vida. “

Determinar quais neurônios são mais ativos no cérebro em desenvolvimento dos mamíferos, especialmente antes do nascimento do animal, tem se mostrado até agora altamente desafiador. Luo e seus colegas desenvolveram recentemente uma nova técnica que pode ser usada para avaliar de forma confiável os níveis de atividade dos neurônios no cérebro pré-natal e precoce de camundongos, que eles chamaram de recombinação direcionada em populações ativas (TRAP).

“Usando esta nova técnica, primeiro pesquisamos quais neurônios são particularmente ativos no cérebro embrionário, antes que os ratos recebessem informações sensoriais externas”, disse Luo. “Descobrimos que o córtex olfativo embrionário é particularmente ativo e decidimos descobrir quais funções esses neurônios ativos podem desempenhar nas conexões cerebrais”.

Primeiro perguntamos se nossos neurônios embrionariamente ativos têm conectividade distinta dentro do cérebro, pois isso muitas vezes pode fornecer pistas sobre sua função. Para fazer isso, testamos se os neurônios embrionariamente ativos estão preferencialmente conectados entre si em comparação com os neurônios de controle próximos, e descobrimos que sim.

“Esses experimentos iniciais foram realizados em fatias cerebrais in vitro, o que nos permitiu fazer registros eletrofisiológicos com facilidade”, explicou Kevin M. Franks, co-autor sênior do artigo.

“Testamos então em camundongos jovens in vivo quais tipos de odores esses neurônios do córtex olfativo embrionariamente ativos estão sintonizados. Suspeitamos que eles poderiam estar particularmente sintonizados com odores no ambiente neonatal, como cheiros de mãe e leite que são importantes para o ambiente neonatal. ratos.”

Inicialmente, a equipe levantou a hipótese de que os neurônios do córtex piriforme ativos em embriões de camundongos seriam mais reativos aos odores no ambiente dos filhotes recém-nascidos, como o do leite materno. No entanto, as suas descobertas refutaram esta hipótese, uma vez que se descobriu que estes neurónios do córtex olfativo estavam sintonizados com uma ampla gama de estímulos sensoriais.

“Essa combinação de ampla conectividade e ampla sintonia sensorial nos levou a levantar a hipótese de que talvez a função desses neurônios nascidos embrionariamente seja a de um hub de rede, importante para facilitar a maturação da conectividade entre os próprios neurônios corticais olfativos, a chamada conectividade recorrente, que é muito forte no córtex olfativo adulto”, disse Franks.

“Para encurtar a história, nossos experimentos (incluindo a análise de padrões de disparo in vivo, tanto em resposta quanto na ausência de odor, e a consequência da ativação e inibição artificial) apoiaram fortemente esta hipótese.”

As descobertas recolhidas pelos investigadores sugerem que a actividade inicial dos neurónios no córtex piriforme do rato desempenha um papel fundamental na maturação da conectividade intracortical, uma nova descoberta dado que a maioria dos estudos anteriores se concentraram na maturação dos circuitos envolvidos no processamento inicial da informação sensorial. Informação.

Em vez de simplesmente refinar as informações sensoriais, a atividade dos neurônios poderia assim moldar a arquitetura do próprio córtex, que por sua vez influencia a representação das informações sensoriais pelo cérebro.

“Nosso estudo amplia o papel da atividade neural nas conexões cerebrais”, disse David C. Wang, primeiro autor do artigo.

“Ele também fornece evidências in vivo de ‘neurônios centrais’ – neurônios particularmente ativos com ampla conectividade que anteriormente só haviam sido relatados ex vivo – e sua função na maturação do circuito. Essa conectividade recorrente que nossos neurônios centrais influenciam está implicada em vários fenômenos. Isso inclui o processamento de informações sensoriais (isto é, associando informações sensoriais semelhantes ou distinguindo diferentes), bem como excitação descontrolada em convulsões”.

O trabalho recente de Luo, Franks, Wang e seus colaboradores oferece evidências de que um grupo relativamente pequeno de neurônios poderia influenciar o desenvolvimento inicial do cérebro. Notavelmente, as descobertas da equipe foram coletadas usando métodos experimentais de ponta, incluindo TRAP, registro de atividade neuronal in vivo e técnicas optogenéticas não invasivas.

O estudo recente foi um esforço colaborativo que combinou a experiência de distintos laboratórios de pesquisa em Stanford e Duke. Wang, um MD/Ph.D. estudante que fazia parte do laboratório de Luo na época, realizou os experimentos in vivo no laboratório de Franks na Duke University durante um período de 8 meses.

“Nosso estudo mostra o poder da colaboração científica”, disse Wang. “Sem a combinação da experiência dos laboratórios Luo e Franks, e muitas conversas estimulantes entre os dois laboratórios, isso não teria sido possível.”

O trabalho recente de Wang, Franks, Luo e seus colaboradores poderá em breve abrir caminho para novos experimentos destinados a examinar mais detalhadamente a contribuição dos neurônios no córtex piriforme do camundongo para a maturação dos circuitos cerebrais. Entretanto, os investigadores estão a realizar mais estudos que exploram a função de neurónios embrionariamente activos noutras regiões do cérebro.

“Agora também estamos analisando os efeitos da experiência pós-natal na fiação e na função do córtex olfativo, especialmente no contexto da aprendizagem e da memória do odor”, acrescentou Franks.

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