Os neurônios usam física simples para manter suas conexões, mas esses processos mudam nos pacientes de Alzheimer

Os cientistas da Universidade de Auburn descobriram um princípio fundamental de como as células cerebrais permanecem conectadas, e sua descoberta pode mudar a maneira como entendemos a doença de Alzheimer. Publicado em Relatórios de célulasEste estudo revela que os neurônios – as células que compõem nosso cérebro – usam a física simples para manter suas conexões e que esses processos mudam nos pacientes de Alzheimer.

Durante décadas, os cientistas se perguntam como as células cerebrais mantêm contato umas com as outras, mesmo quando não estão enviando sinais ativamente. O Dr. Michael W. Gramlich e sua equipe na Universidade de Auburn agora forneceram uma resposta, usando a física para explicar esse processo pela primeira vez.

“Descobrimos que os neurônios usam um tipo de força natural baseada na entropia – como uma cola invisível – para manter suas conexões fortes”, disse o Dr. Gramlich. “E quando esse processo parar de funcionar corretamente, pode ser um sinal precoce da doença de Alzheimer”.

Imagine uma cidade onde todos os semáforos estão sempre funcionando, mantendo os carros em movimento eficientemente. Agora imagine o que acontece quando algumas dessas luzes funcionam – os carros se acumulam, o tráfego diminui e o caos se segue. Isso é semelhante ao que acontece no cérebro quando os neurônios não conseguem manter suas conexões durante os estágios iniciais da DA. Em um cérebro saudável, os neurônios permanecem conectados usando regras moleculares específicas, mesmo quando estão em repouso. Mas na doença de Alzheimer, essas conexões começam a se decompor, levando à perda de memória e ao declínio cognitivo.

A equipe do Dr. Gramlich descobriu que os neurônios mantêm uma densidade específica de objetos, chamados vesículas, para preservar essas conexões cruciais. Utilizando microscópios e modelos de computador avançados, eles descobriram que quanto mais densas essas vesículas são, mais forte a conexão entre os neurônios. Os resultados também sugerem que os neurônios usam a densidade da vesícula como uma maneira de aumentar ou diminuir as conexões também.

Uma inovação na compreensão da doença de Alzheimer

Uma das descobertas mais emocionantes deste estudo é que as mudanças nessas conexões neuronais podem ser um sinal de alerta precoce da doença de Alzheimer. A equipe de pesquisa descobriu que, no cérebro afetado pela doença de Alzheimer, a densidade das vesículas é significativamente alterada, interrompendo a capacidade do cérebro de se comunicar. Embora as equipes de pesquisa anteriores tenham se concentrado na base biológica da doença de Alzheimer, este estudo mostra que o uso da física fundamental em combinação com a biologia pode fornecer um novo caminho a seguir para resolver o problema da doença de Alzheimer.

“Essa descoberta nos dá uma nova maneira de pensar na doença de Alzheimer”, disse o Dr. Gramlich. “Se conseguirmos encontrar maneiras de restaurar essas conexões, poderemos desacelerar ou até impedir alguns dos danos causados ​​pela doença”.

Este estudo foi o resultado de um esforço colaborativo na Universidade de Auburn, com contribuições da Dra. Miranda Reed e do estudante de pós -graduação Paxton Wilson, junto com três estudantes de graduação. O trabalho deles não apenas avança nossa compreensão da função cerebral, mas também abre a porta para novos tratamentos que podem ajudar milhões de pessoas em todo o mundo.

Os resultados desta pesquisa podem ter implicações de longo alcance, potencialmente influenciando os futuros tratamentos para doenças neurodegenerativas. Ao descobrir como os neurônios mantêm suas conexões, os cientistas agora têm um novo alvo para terapias destinadas a manter o cérebro saudável à medida que envelhecemos. Este trabalho se baseia nos estudos de sucesso anterior da colaboração sobre os processos moleculares e físicos subjacentes que levam à doença e demência de Alzheimer.