Um tipo de célula negligenciado orquestra a religação do cérebro durante os estados de atenção aumentada

Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade de Washington, em St. Louis, despertaram o dogma de décadas de como as conexões entre as células cerebrais são reorganizadas durante os estados de vigilância ou atenção. A equipe descobriu que um produto químico cerebral associado à atenção, atenção e aprendizado altera a conectividade e a função do cérebro não agindo diretamente em neurônios, as células conhecidas por sua rápida transmissão de informações, mas através do trabalho de astrócitos, outro tipo de célula cerebral mais lento que é frequentemente negligenciado no campo da neurociência.

A descoberta, publicada em Ciênciamuda fundamentalmente o entendimento atual sobre os determinantes da comunicação e atividade da rede cerebral. Também exige maior foco nos astrócitos como alvos terapêuticos no tratamento da atenção, memória e distúrbios emocionais.

“Os livros didáticos nos dizem que os neuromoduladores como os neurônios finos de tune norepinefrina diretamente-de fato, os livros didáticos nos dizem que tudo no cérebro é sobre neurônios”, disse Thomas Papouin, Ph.D., professor assistente de neurociência da Medicina Washu e autor sênior do estudo. “Parece que muita fiação e atividade cerebral é provavelmente orquestrada por astrócitos, em escalas de tempo mais lentas. Esse é o tipo de descoberta que reformula profundamente nossa compreensão de como o cérebro funciona”.

Do fluxo de parede do cérebro para o centro do palco

Para que o cérebro se dedique a tarefas que precisam de atenção ou para responder a estímulos inesperados como um alarme de incêndio, ele precisa ser capaz de se refirar alterando como as células cerebrais se comunicam. Esse processo é impulsionado pela liberação de produtos químicos conhecidos como neuromoduladores, incluindo noradrenalina, no cérebro. Como esses neuromoduladores reorganizam a comunicação no cérebro é pouco compreendida. A suposição nos últimos 80 anos tem sido que os produtos químicos do neuromodulador atuam em neurônios.

Enquanto isso, por pelo menos 30 anos, os astrócitos demonstraram entrar em contato e interagir com sinapses, que são as estruturas especializadas em que os neurônios se comunicam. Os pesquisadores suspeitam há muito tempo que os astrócitos têm o potencial de reorganizar a comunicação entre os neurônios e, portanto, o fluxo de informações no cérebro.

Devido à sua forma muito fina e ampla, essas células estão idealmente posicionadas para monitorar e detectar neuromoduladores como a noradrenalina. “Queríamos testar a idéia de que talvez a neuromodulação de sinapses pela norepinefrina seja um negócio de astrócitos”, disse Papouin.

Para isso, Papouína e sua equipe estimularam a secreção de noradrenalina de células cerebrais de camundongo ou as fatias cerebrais de camundongos expostas à noradrepinefrina e descobriram que a noradrenalina enfraqueceu as conexões entre os neurônios, como é conhecido há décadas. No entanto, os pesquisadores descobriram que a noradrenalina também desencadeou a atividade entre os astrócitos circundantes. Uma vez desencadeados pela noradrenalina, os astrócitos produziram um segundo produto químico que liberou em sinapses, o que causou o amortecimento da atividade da sinapse.

Mesmo quando a capacidade dos neurônios de detectar diretamente a noradrenalina foi removida, a noradrepinefrina ainda foi capaz de reorganizar as conexões neuronais. Quando a capacidade dos astrócitos de detectar ou responder à noradrenalina foi retirada offline, por outro lado, a noradrenalina não conseguiu reorganizar a conectividade neuronal.

Seus achados indicam que os neuromoduladores, como a reorganização da norepinefrina, as conexões neuronais no cérebro sinalizando através dos astrócitos, em vez de diretamente nos neurônios.

Os resultados também sugerem que o direcionamento dos astrócitos pode ser uma maneira eficaz de remodelar a atividade cerebral para potencialmente tratar os distúrbios cerebrais. A equipe de Papouin começou a analisar os medicamentos existentes que se acredita agirem sobre os neurônios, para ver se eles exigem que os astrócitos sejam eficazes. Nesse caso, talvez os astrócitos possam ser direcionados diretamente para fins terapêuticos.

“Existem tantos medicamentos por aí que interferem na sinalização de noradrenalina no cérebro, em particular no tratamento do TDAH ou da depressão. Gostaria de saber quantos deles exigem os astrócitos para modificar a atividade cerebral”, disse Papouin.