Cientistas criaram um mapa de um cérebro larval de mosca da fruta que mostra todas as 548.000 sinapses no órgão.
Com informações de Live Science.
Cientistas revelaram o primeiro mapa completo do cérebro de um inseto.
O mapa abrangente, chamado conectoma, levou 12 anos de trabalho meticuloso para ser construído e mostra a localização de todos os 3.016 neurônios no cérebro de uma larva de mosca-das-frutas (Drosophila melanogaster). Entre essas células cerebrais existem 548.000 pontos de conexão, ou sinapses, onde as células podem enviar umas às outras mensagens químicas que, por sua vez, acionam sinais elétricos que viajam pela fiação das células.
Os pesquisadores identificaram redes através das quais os neurônios de um lado do cérebro enviam dados para o outro, informou a equipe em 9 de março na revista Science. A equipe também classificou 93 tipos distintos de neurônios, que diferem em sua forma, função proposta e na forma como se conectam a outros neurônios.
O novo conectoma é notável por sua integridade, disseram especialistas à Live Science.
“Este estudo é o primeiro a conseguir mapear a totalidade do cérebro central de um inseto e assim caracterizar todas as vias sinápticas de todos os neurónios”, Nuno Maçarico da Costa e Casey Schneider-Mizell, membros do grupo Neural Coding do Allen Institute for Brain Science, com sede em Seattle, que não estavam envolvidos na iniciativa, disseram à Live Science em um e-mail conjunto.
Em 2020, um grupo de pesquisa diferente publicou um conectoma parcial de uma mosca da fruta adulta que continha 25.000 neurônios e 20 milhões de sinapses. Mas os cientistas têm conectomas completos para apenas três outros organismos: um nematóide, uma larva de ascídia e uma larva de verme marinho. Cada um desses conectomas contém algumas centenas de neurônios e não possui os hemisférios cerebrais distintos vistos em insetos e mamíferos, disse o coautor do estudo, Joshua Vogelstein, diretor e cofundador do laboratório NeuroData da Universidade Johns Hopkins.
Mais de 80 pessoas ajudaram a construir o novo conectoma, estudo do primeiro autor Michael Winding, pesquisador associado do Departamento de Zoologia da Universidade de Cambridge, disse à Live Science por e-mail. Para fazer isso, os cientistas cortaram finamente o cérebro de uma larva de mosca em 5.000 seções e tiraram imagens microscópicas de cada fatia. Eles juntaram essas imagens para formar um volume 3D. A equipe então se debruçou sobre as imagens, identificou células individuais dentro delas e rastreou manualmente seus fios.
O mapa resultante surpreendeu os cientistas de várias maneiras.
Por exemplo, os cientistas tendem a pensar em neurônios enviando mensagens através de fios longos chamados axônios e recebendo mensagens através de fios ramificados mais curtos chamados dendritos. No entanto, há exceções a esta regra, e verifica-se que as conexões axônio-a-axônio, dendrito-a-dendrito e dendrito-axônio representam cerca de um terço das sinapses no cérebro da mosca larval, disse Winding.
O conectoma também era surpreendentemente “raso”, o que significa que a informação sensorial recebida passa por muito poucos neurônios antes de ser passada para um envolvido no controle motor, que pode direcionar a mosca para realizar um comportamento físico, disse Vogelstein. Para atingir esse nível de eficiência, o cérebro possui “atalhos” embutidos entre circuitos que se assemelham um pouco aos sistemas de IA de última geração, disse Winding.
Uma limitação do conectoma é que ele não captura quais neurônios são excitatórios, o que significa que levam outros neurônios a disparar, ou inibitórios, o que significa que tornam os neurônios menos propensos a disparar, disse Schneider-Mizell. Essas dinâmicas afetam como a informação flui pelo cérebro, disse ele.
Ainda assim, o conectoma abre as portas para muitos avanços futuros, como sistemas de IA mais eficientes em termos de energia e uma melhor compreensão de como os humanos aprendem, disse Vogelstein.
“Os humanos fazem coisas como tomar decisões, aprender, navegar no ambiente, comer”, disse ele. “Assim como as moscas. E há boas razões para pensar que os mecanismos que as moscas têm para implementar esses tipos de funções cognitivas também existem em humanos.”
