Circuitos neurais são criados em laboratório

CIRCUITOS NEURONAIS EM LABORATÓRIO

por Mustafá Ali Kanso

O sistema nervoso detecta estímulos externos e internos, tanto físicos quanto químicos e desencadeia as respostas musculares e glandulares integrando o organismo com o ambiente.

Ele é formado, basicamente, por células nervosas – os neurônios – que se interconectam de forma específica formando os chamados circuitos neurais.

É através desses circuitos que o organismo é capaz de produzir respostas padronizadas, tais como os reflexos, ou então, produzir comportamentos variáveis e complexos de acordo com a aprendizagem estímulo-resposta através da propriedade denominada plasticidade neuronal.

NEURÔNIO

O neurônio é composto de três partes principais: um corpo celular, os dendritos e um axônio. São justamente os axônios e dendritos os responsáveis pelas ligações de célula a célula na composição dos referidos circuitos neuronais.

Cada neurônio componente dessa rede é uma célula eletricamente excitável que processa e transmite informações ao longo de todo o circuito.

Como os neurônios apresentam dimensões da ordem de milionésimos de milímetro o desafio associado à criação em laboratório de uma rede neural viva é muito grande. Principalmente quando se considera a necessidade do posicionamento de cada célula em locais pré-estabelecidos e a correta orientação do crescimento dos axônios para que as referidas sinapses ocorram.

Mas mesmo assim muitos pesquisadores vêm tentando recriar esse processo chave em laboratório por meio da manipulação de neurônios de ratos.

A PESQUISA

Foi publicado recentemente no Publishing’s Journal of Neural Engineering, o estudo, realizado por pesquisadores do Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) preconizando uma técnica eficaz que não apenas propicia o crescimento dos axônios como também orienta esse crescimento culminando na construção de um circuito neuronal completo e funcional.

Coautor do estudo, o professor Yoonkey Nam, afirmou que: “Eventualmente, nós queremos saber da possibilidade de se projetar um modelo de tecido neural que imite biologicamente alguns circuitos neurais do nosso cérebro”.

Neste estudo, foi investigada a formação de neurônios e o crescimento dos axônios utilizando diversos tipos de micropadrões poligonais (matrizes micropoligonais) em substratos de cultura de células e sugeriu um princípio inovador de design para a orientação do crescimento do axônio in vitro.

Dez tipos diferentes de micropolígonos (círculo, triângulo, quadrado, pentágono, hexágono, estrelas e triângulos isósceles) foram impressas, como uma diminuta fôrma no tamanho da célula, em um substrato de cultura utilizando microimpressão de contacto com uma mistura de poli-L-lisina e laminina (uma cadeia peptídica sintética).

A princípio apenas 18 neurônios do hipocampo de ratos foram marcados com fluorescência e cultivados sobre os substratos dos moldes, e a relação entre micropadrões e o crescimento de neurônios foi analisada.

Os pesquisadores descobriram que os moldes em triângulo foram mais eficientes para incentivar o crescimento e a orientação dos axônios. Orientação essa, dada na direção do vértice com ângulo mais agudo, sendo que a geometria dessas diminutas fôrmas atuou como pista de sinalização.

No geral, foi integrada a microtecnologia com a neurobiologia para encontrar uma nova solução de engenharia com o objetivo de criar um modelo de circuito neural reprodutível.

As aplicações são inúmeras.

Desde estudos de como se processa a memória até rastreio de drogas no sistema nervoso central.

No entanto uma aplicação se destaca: é a regeneração de neurônios danificados, com aplicações promissoras na medicina, principalmente no que tange ao tratamento de lesões na medula espinal que confina à cadeira de rodas milhões de pessoas em todo o mundo.

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[Imagem: "Brain" -de Dierk Schaefer]

 

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