Pesquisa que replica as dobras do cérebro humano pode revelar misteriosos mecanismos internos

Uma nova pesquisa concluída pela Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson de Harvard revelou um modelo de replicação de dobras cerebrais que pode ajudar os cientistas a compreender melhor o funcionamento interno do cérebro. Através da replicação 3D das dobras no cérebro humano, a equipa de investigação mostrou que, embora existam múltiplos processos moleculares que determinam, em última análise, os eventos celulares, a verdadeira causa das dobras cerebrais é essencialmente uma instabilidade mecânica que tem sido associada à deformação.

A construção de um cérebro de gel

Os pesquisadores criaram um modelo de gel, uma replicação tridimensional de um cérebro fetal liso por meio de imagens de ressonância magnética. A superfície do modelo foi revestida com uma camada de gel elastômero, que atuou como análogo do córtex. Para imitar a expansão cortical, o cérebro modelo foi imerso em um solvente que foi absorvido pela camada mais externa, causando inchaço em relação às regiões mais profundas do cérebro em gel. Em questão de minutos de imersão no solvente líquido, a compressão resultou na formação de dobras no modelo, semelhantes em forma e tamanho às dobras cerebrais reais.

Até os pesquisadores ficaram impressionados com as semelhanças entre o cérebro do gel e o cérebro humano real. Jun Chung, pós-doutorado e coautor do artigo, disse: “Quando coloquei o modelo no solvente, sabia que deveria haver dobramento, mas nunca esperei esse tipo de padrão próximo em comparação com o cérebro humano”. Ele prosseguiu dizendo: “Parece um cérebro humano real”.

A relevância e a chave para essas semelhanças residem na forma única do cérebro humano. Chung afirma: “A geometria do cérebro é realmente importante porque serve para orientar as dobras em certas direções”. As afirmações de Chung são que seu modelo, que em grande escala geométrica é igual a um cérebro humano real, tinha a mesma curvatura, o que levou à formação de dobras que se assemelhavam tão de perto às de um cérebro fetal real.

O que há em uma dobra cerebral?

Há muitas maneiras de racionalizar as dobras do cérebro humano a partir de uma perspectiva evolutiva. Por exemplo, já se acreditou que os cérebros dobrados eram o resultado da evolução do grande córtex para caber no pequeno volume, com o benefício de diminuir o comprimento da fiação neuronal e, portanto, melhorar a função cognitiva.

O que antes não estava explicado era como o cérebro se dobra. Ao longo de muitos anos de estudo, muitas hipóteses foram propostas. No entanto, nenhum destes desenvolvimentos foi utilizado diretamente para conduzir a previsões testáveis. Agora, os pesquisadores da Escola de Engenharia e Cientistas Aplicados John A. Paulson de Harvard, em colaboração com cientistas da França e da Finlândia, conseguiram mostrar que a causa final das dobras cerebrais é o resultado de uma simples instabilidade mecânica que é provavelmente uma resultado da flambagem.

Por que é importante

O cérebro não será exatamente o mesmo em todos os humanos, mas todos os cérebros deverão apresentar as mesmas dobras principais, o que indica boa saúde. Esta pesquisa mostra que se a geometria global do cérebro for interrompida, ou se parte não amadurecer/crescer adequadamente, então as dobras principais podem não estar presentes onde deveriam; o que pode levar à disfunção do cérebro. Este estudo ajuda os cientistas a compreender melhor as dobras do cérebro com mais profundidade, o que pode ajudar a desbloquear o funcionamento mais interno do cérebro humano e, em última análise, explicar alguns distúrbios cerebrais.

Fontes

Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas Harvard John A. Paulson. (2016, 1º de fevereiro). Nova pesquisa replica um cérebro humano dobrável em 3D: estudo comprova uma estrutura mecânica simples de como o cérebro humano se dobra. CiênciaDiariamente . Recuperado em 2 de fevereiro de 2016 em www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160201122842.htm

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