Dissecção de astrócitos Ca2+ e estado comportamental. (a) Imagem de projeção média 2P representativa de uma gravação de dez minutos de astrócitos in vivo GcaMP6f (esquerda, barra de escala = 100 µm). AQuA detectou Ca de astrócitos grandes (meio) e pequenos (direita)2+ eventos em todo o filme, mesmo quando eles se sobrepõem espacialmente. As setas indicam dois pares de eventos sobrepostos espacialmente (setas 1 e 3 e setas 2 e 4). (b) Traços dos eventos AQuA mostrados em (a), com o período de tempo do evento detectado por AQuA destacado em vermelho. (c) Relacionado à Fig. 1c: Ca de astrócitos individuais2+ os eventos correlacionaram-se melhor com o diâmetro da pupila (esquerda, n = 1,2e4 Ca2+ eventos, teste de Kruskal-Wallis unilateral) e teve um atraso menor com o diâmetro da pupila do que com a velocidade da roda (direita, pupila n = 9,6e3roda n = 8,3e3, teste de soma de postos). (d) Relacionado à Fig. 1d: diâmetro médio da pupila durante o movimento (n = 100) e períodos estacionários (n = 76). (e) Classificação do estado comportamental tanto pelo diâmetro quanto pelo movimento da pupila. (f) A dilatação da pupila é menor (esquerda) e mais curta (direita, testes de soma de classificação) durante períodos estacionários (n = 261 dilatações, azul) em comparação com dilatações associadas ao movimento (n = 136 dilatações, vermelho, boxplots mostram mediana e IQR com bigodes a 1,5 * IQR, teste de soma de classificação bilateral). (g) Relacionado à Fig. 1l: Esquerda: A duração do movimento (n = 104) foi relacionada à velocidade máxima da roda (topo) e ao diâmetro da pupila (meio), mas não ao Ca máximo de astrócitos2+ (fundo). Direita: a latência para a velocidade máxima da roda (topo), diâmetro da pupila (meio) e astrócitos Ca2+ (abaixo) foram fortemente ligados à duração do movimento. (h) Resumo do mapa de calor do r2 entre as latências em (g) direita e a duração do movimento. Crédito: Natureza Neurociência (2023). DOI: 10.1038/s41593-023-01284-w
Uma caixa de entrada lotada na manhã de segunda-feira deixa sua cabeça girando. Você toma um momento para respirar e sua mente clareia o suficiente para examinar os e-mails um por um. Esse efeito calmante ocorre graças a um circuito cerebral recém-descoberto envolvendo um tipo menos conhecido de célula cerebral, o astrócitos. De acordo com uma nova pesquisa da UC San Francisco, os astrócitos sintonizam e moderam a conversa entre os neurônios hiperativos.
Esta nova cérebro circuito, descrito em 30 de março de 2023 em Natureza Neurociênciadesempenha um papel na modulação da atenção e da percepção e pode ser a chave para o tratamento de distúrbios de atenção como o TDAH que não são bem compreendidos nem bem tratados, apesar de uma abundância de pesquisas sobre o papel dos neurônios.
Os cientistas descobriram que noradrenalinaa neurotransmissor que pode ser pensado como adrenalina para o cérebro, envia uma mensagem química aos neurônios para ficarem mais alertas, enquanto envia outra aos astrócitos para acalmar os neurônios hiperativos.
“Quando você está assustado ou sobrecarregado, há tanta atividade acontecendo em seu cérebro que você não consegue absorver mais informações”, disse Kira Poskanzer, Ph.D., professora assistente de bioquímica e biofísica e autora sênior de o estudo.
Até este estudo, supunha-se que atividade cerebral apenas se acalmou com o tempo à medida que a quantidade de noradrenalina no cérebro se dissipou.
“Mostramos que, na verdade, são os astrócitos puxando o freio de mão e levando o cérebro a um estado mais relaxado”, disse Poskanzer.
Uma peça que falta
Os astrócitos são células em forma de estrela tecidas entre os neurônios do cérebro em um padrão semelhante a uma grade. Seus muitos braços estelares conectam um único astrócitos a milhares de sinapses, que são as conexões entre os neurônios. Esse arranjo posiciona os astrócitos para escutar os neurônios e regular seus sinais.
Essas células têm sido tradicionalmente consideradas células de suporte simples para os neurônios, mas uma nova pesquisa na última década mostra que os astrócitos respondem a uma variedade de neurotransmissores e podem ter papéis fundamentais em condições neurológicas como a doença de Alzheimer.
Michael Reitman, Ph.D., primeiro autor do artigo e aluno de pós-graduação no laboratório de Poskanzer quando fez a pesquisa, queria saber se a atividade dos astrócitos poderia explicar como o cérebro se recupera de uma explosão de noradrenalina.
“Parecia que faltava uma peça central na explicação de como nossos cérebros se recuperam desse estresse agudo”, disse Reitman. “Existem essas outras células bem próximas que são sensíveis à noradrenalina e podem ajudar a coordenar o que os neurônios ao seu redor estão fazendo”.
Guardiões da percepção
A equipe se concentrou em entender a percepção, ou como o cérebro processa as experiências sensoriais, que podem ser bem diferentes dependendo do estado em que uma pessoa (ou qualquer outro animal) se encontra no momento.
Por exemplo, se você ouvir um trovão enquanto se aconchega dentro de casa, o som pode parecer relaxante e seu cérebro pode até ignorá-lo. Mas se você ouvir o mesmo som em uma caminhada, seu cérebro pode ficar mais alerta e focado na segurança.
“Essas diferenças em nossa percepção de um estímulo sensorial acontecem porque nossos cérebros estão processando as informações de maneira diferente, com base no ambiente e no estado em que já estamos”, disse Poskanzer, que também é membro do Kavli Institute for Fundamental Neuroscience.
“Nossa equipe está tentando entender como esse processamento parece diferente no cérebro nessas diferentes circunstâncias”, disse ela.
Completando o quebra-cabeça
Para fazer isso, Poskanzer e Reitman analisaram como os camundongos responderam quando receberam uma droga que estimula os mesmos receptores que respondem à noradrenalina. Eles então mediram o quanto as pupilas dos camundongos dilataram e observaram os sinais cerebrais no córtex visual.
Mas o que eles descobriram parecia contra-intuitivo: em vez de excitar os ratos, a droga os relaxou.
“Esse resultado realmente não fazia sentido, dados os modelos que temos, e isso nos levou a pensar que outro tipo de célula poderia ser importante aqui”, disse Poskanzer. “Acontece que essas duas coisas estão unidas em um circuito de feedback. Dado quantos neurônios cada astrócitos pode falar, este sistema os torna reguladores realmente importantes e diferenciados de nossa percepção.”
Os pesquisadores suspeitam que astrócitos pode desempenhar um papel semelhante para outros neurotransmissores no cérebro, uma vez que ser capaz de fazer uma transição suave de um estado cerebral para outro é essencial para a sobrevivência.
“Não esperávamos que o ciclo fosse assim, mas faz muito sentido agora”, disse Poskanzer. “É tão elegante.”
Outros autores do artigo incluem Vincent Tse, Drew D. Willoughby, Alba Peinado, Bat-Erdene Myagmar e Paul C. Simpson, Jr. da UCSF, Xuelong Mi e Guoqiang Yu do Virginia Polytechnic Institute and State University, e Alexander Aivazidis e Omer A. Bayraktar do Wellcome Sanger Institute.
Mais Informações:
Michael E. Reitman et al, Norepinefrina liga a atividade astrocítica à regulação do estado cortical, Natureza Neurociência (2023). DOI: 10.1038/s41593-023-01284-w
Fornecido por
Universidade da Califórnia, São Francisco
Citação: Sobrecarregado? Seus astrócitos podem ajudar com isso (2023, 4 de abril) recuperado em 4 de abril de 2023 em https://medicalxpress.com/news/2023-04-overwhelmed-astrocytes.html
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