Cientistas descobriram um novo tipo de sinal no cérebro humano

Por , em 7.01.2020

Neurocientistas da Alemanha e da Grécia descobriram um novo tipo de sinal que pode um dia explicar por que o cérebro humano é tão único.

O mecanismo foi encontrado nas células corticais e sugere que o cérebro pode ter “unidades de computação” ainda mais poderosas do que os cientistas pensavam.

Metodologia

Os pesquisadores examinaram células cerebrais retiradas de pacientes com epilepsia e com tumores. Não é fácil examinar células cerebrais – a escolha dos pacientes com epilepsia foi feita pela quantidade de células que puderam ser retiradas de seus cérebros. Por sua vez, os pacientes com tumores serviram como um grupo de controle para garantir que qualquer descoberta não fosse exclusiva a pessoas com epilepsia.

As células estudadas foram retiradas das segunda e terceira camadas do córtex, uma área espessa (cerca de 3 milímetros) do cérebro. No sistema nervoso central humano, nenhum outro lugar é mais complexo do que essa seção externa densa e enrugada. Ali ficam células que executam funções de alta ordem associadas à sensação, pensamento e controle motor.

Os pesquisadores se concentraram nos dendritos, a parte dos neurônios com propriedades elétricas que atuam nas sinapses. A sinapse é o que permite o envio de impulsos nervosos elétricos entre dois neurônios. Os neurônios se comunicam através de eventos elétricos chamados de “potenciais de ação”. Centenas de entradas sinápticas em um neurônio determinam o resultado de um potencial de ação.

Isso significa que os dendritos são essenciais para a “potência computacional” de um neurônio.

Novo sinal

Ao investigar as propriedades das células, os cientistas notaram classes anteriormente desconhecidas de potenciais de ação nos dendritos.

Por exemplo, um dos novos tipos de potenciais de ação viajava usando apenas íons de cálcio, em vez de íons cálcio e sódio, algo nunca visto antes em células do córtex de qualquer mamífero.

O próximo passo foi criar um modelo computacional para entender o comportamento desses potenciais de ação.

Os cientistas foram surpreendidos novamente: o modelo mostrou que eles podiam executar uma função “computacional” que anteriormente se pensava exigir uma rede inteira de neurônios, não apenas uma.

Próximos passos

A equipe comparou o resultado com células cerebrais de ratos e não encontrou o mesmo tipo de sinal. Isso significa que ele pode ser único a seres humanos, embora ainda seja cedo para dizer.

Entre as limitações do estudo estão o fato de que apenas células foram estudadas, ao invés de toda a estrutura cerebral em uma pessoa viva, e de que não sabemos se outros seres vivos possuem o mesmo mecanismo.

Dito isso, o achado poderia ter implicações práticas interessantes na tecnologia das redes neurais artificiais – o fato de que uma rede cerebral pode realizar funções complexas sozinha deve simplificar os cálculos. O truque também pode ajudar a desenvolver hardwares melhores, levando a novas configurações de redes de transistores.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Science. [IFLS, ScienceAlert]

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