NEURÓNIO & COMPANHIA: PARA ALÉM DO NEURÓNIO.

Minha crónica semanal no "Diário de Coimbra".

Todos os órgãos e sistemas de órgãos que, em conjunto, organizam e compõem o nosso corpo são constituídos por diversos tipos de tecidos de células. Algumas células são específicas desse órgão, ou seja, encontram-se nele maioritariamente no organismo, outras são mais generalistas encontrando-se em vários tecidos e órgãos diferentes.

Por isso não é de estranhar que outro tipo de células que não só os neurónios co-existam nos vários órgãos do sistema nervoso, como sejam as diversas estruturas encefálicas, da medula espinal, dos que enervam músculos e outros órgãos como a pele e, entre outros, os específicos aos sentidos ou à percepção sensorial do que nos envolve.

Na semana passada indicou-se a crescente atenção que os neurocientistas e neurobiólogos têm vindo a dedicar a um conjunto de células, genericamente designado por células da glia ou só glia. Como se disse, glia deriva da palavra grega para cola. Esta ideia de que a glia era a "cola" que mantinha os neurónios plasticamente "unidos" e de que era essa a sua principal função no sistema nervoso vigorou durante muito tempo.

As células da glia foram primeiramente “notadas” entre neurónios de moluscos, em 1824, pelo médico francês Rene Dutrochet. Mas o seu baptismo ocorreu em 1856, pelo “pai” da patologia moderna e da medicina social, o alemão Rudolf Virchow (1821 – 1902), numa procura dirigida exactamente para a identificação de qual seria o tecido conectivo, não celular, no cérebro.

Quase principescamente, as funções de inteligência e outras associadas antropocentricamente ao género Homo, centralizaram-se num único tipo de célula do tecido nervoso e essa célula foi o neurónio. A glia seria a argamassa viva que matinha os neurónios nas suas apropriadas posições funcionais, nos seus recantos processuais, na centralidade da nossa identidade.

Dissipar os processos envolvidos no pensamento, no sonho, na consciência, entre outras habilidades cerebrais, por mais do que um tipo de células seria, por ventura, fixar a excelsa unicidade do pensamento humano numa matriz de base orgânica, fisicamente tangível como quaisquer outros tecidos do organismo, esses sim, como por exemplo o muscular, feitos de vários blocos construtores, porque mais mecânicos e animais.

Aliás, estabelecer uma base histológica, fisiológica, física, material, para o pensamento e para a consciência ainda hoje é, por si só, assunto de pudor controverso, apesar das inúmeras e crescentes evidências que as imagiologias cerebrais funcionais tem dado ao cérebro que é, simultaneamente, o observador e o observado.

Assim, é compreensível que, durante a infância das neurociências, as células neuronais fossem as únicas consideradas e dotadas com a capacidade de receber, processar e transmitir informação, comunicar com outros neurónios através da síntese e libertação de moléculas especificas à essa sua função, os neurotransmissores, para e de espaços delimitados pelas membranas sinápticas neuronais.

Às células da glia cabiam (e “chegavam”) as funções de suporte físico; de regulação e “fiscalização” do ambiente nas vizinhanças neuronais, no fluido que envolve e banha os neurónios; de “construção” de vias de aceleração da transmissão do impulso nervosos através da síntese de bainhas isolantes ao longo dos axónios neuronais; de nutrição e “limpeza”, especialmente nas terminações sinápticas e detríticas, locais de grande actividade e consumo energético, de elevado “trânsito” de moléculas e iões, fluxo físico de informação em sucessivas vagas de “hora de ponta biomolecular”; de protecção contra agentes patogénicos que por ventura atentem contra os neurónios; entre outras e hoje conhecidas funções.

Hoje sabe-se que as células da glia possuem outras e excitantes funções para além destas.

Quais? (brevemente numa crónica perto de si)

António Piedade

NEURÓNIOS & COMPANHIA: A GLIA DE EINSTEIN!

A minha crónica semanal no "Diário de Coimbra".

É do conhecimento comum que o sistema nervoso, o cérebro e sistemas de outros órgãos e tecidos que estão neste momento a processar a informação que está a ler nestas linhas, é constituído por centenas de biliões de neurónios, células eficientemente especializadas na tarefa de receber, processar e transmitir informação de e para milhares de outros neurónios.

A ideia da centralidade neuronal na função cerebral é pelo menos centenária. As famosas e pioneiras ilustrações da realidade microscópica do cérebro, efectuadas pelo neurocientista espanhol e laureado Nobel, Santiago Ramon e Cajal (1852 – 1934), apresentam essencialmente diversos tipos de neurónios. Muitas dessas ilustrações, saídas da pena artística daquele que muitos consideram o pai da neurociência moderna, continuam a ser utilizadas em aulas, livros e artigos científicos, para ilustrar quer a diversa estrutura neuronal quer a filigrana arquitectura das redes que estabelecem.

Nas últimas décadas, os avanços verificados nas neurociências, nas tecnologias de visualização histológicas (tecidos e células) e imagiologias funcionais (ressonâncias magnéticas, por exemplo), têm permitido aos especialistas considerarem a centralidade neuronal das funções cerebrais como uma imagem incompleta da realidade do sistema nervoso.

Nova e crescente atenção tem sido dada a outras células, que sempre existiram nos tecidos nervosos: as células da glia. A sua função foi durante muito tempo considerada como “só” de suporte, protecção e nutrição dos neurónios. O próprio nome “glia” deriva do nome grego para “cola”, denotando a ideia de que as células da glia sejam blocos de suporte e de adesão celular na fina arquitectura dos edifícios cerebral e restante sistema nervoso. A propósito, refira-se que Ramon e Cajal também desenhou células da glia como se pode ver na imagem ao lado.

Por cada neurónio existem em média cerca de dez células da glia! Assim, se o número de neurónios num cérebro é astronómico, o número de células da glia será de uma grandeza cósmica!

Curiosamente, reanálises anatómicas e histológicas recentes do cérebro de Einstein revelaram, para além de diversas peculiaridades anatómicas (alteração no Sulco de Sílvio, entre outras estruturas), a existência de uma maior percentagem significativa de células da glia, em comparação com a de cérebros de outras pessoas (anónimas e aparentemente menos inteligentes) com idade aproximada à da morte de Einstein (64 anos). Independente de outras funções, isto indicaria haver um maior número de células da glia a nutrir e a cuidar os neurónios do último gigante da ciência.

Recentemente, revistas científicas de referência como a Nature e a Science, mais generalistas como a Scientific Americam ou de especialidade nesta área como o European Journal of Neuroscience, incluindo a própria Sociedade Internacional de Neurociências, têm vindo a reunir e sistematizar o conhecimento entretanto acumulado sobre o papel das células da glia na actividade do sistema nervoso: de “simples cuidadodoras” dos neurónios, para modeladoras da actividade neuronal e mesmo parte integrante da solução da equação “receber, integrar, decidir e transmitir uma dada informação”.

De cuidadoras para decisoras em algumas acções, as células da glia “dizem-nos” que há um outro cérebro para além dos neurónios.

Nesta Semana Internacional do Cérebro, se tiver oportunidade de falar com um neurocientista, não hesite em lhe perguntar sobre as células da glia. Há um mundo novo a descobrir dentro de si.
(continua)

António Piedade

Sfumato na Dopamina de Mona Lisa!

"Uma equipa de investigadores, constituída por neurobiólogos, imagiologistas e matemáticos, estudaram durante duas semanas o rosto de Mona Lisa no famoso retrato de Leonardo da Vinci.

Os resultados foram agora divulgados em conferência de imprensa e vão ser publicados numa revista científica de elevado prestígio.

O objectivo da investigação foi o de determinar se existe ou não concordância entre o enigmático sorriso e os níveis de dopamina (o neurotransmissor mais associado ao prazer da recompensa) no encéfalo do modelo, Lisa del Giocondo, durante a pintura do retrato.

Neste estudo foram usados algoritmos que analisam o estado de contracção relaxação dos cerca de 50 músculos faciais que sustentam a arquitectura do sorriso e interpolam os níveis de actividade das vias neuronais responsáveis por tal controlo. As soluções são depois sobrepostas com os níveis de actividade das vias dopaminérgicas responsáveis por um tal sorriso e calculado o grau de verosimilhança da emoção por de trás do mesmo.

Para grande espanto de todos os envolvidos, a equipa de cientistas chegou à conclusão de que o conhecimento actual é insuficiente para interpretar os resultados obtidos: a incerteza associada aos valores determinados sustentaria qualquer conclusão!

De facto, um problema técnico impediu os cientistas de eliminar o efeito da técnica sfumato, utilizada por Leonardo, a qual causa interferência aleatória na informação medida, impedindo a distinção entre as diferentes amostragens e os respectivos valores de controlo.

Por isso, a equipa de cientistas, depois de acérrima votação de braço no ar, decidiu efectuar uma segunda visita ao Museu do Louvre, onde está exposta a obra do génio renascentista, quando o conhecimento e a tecnologia permitir repetir a experiência e obter resultados claros sobre se Mona Lisa estaria ou não a sorrir neuronalmente. Ou seja, se o sorriso corresponde de facto ao que Lisa del Giocondo estava a sentir quando foi pintada por Leonardo da Vinci entre 1503 e 1507.

A próxima visita ficou agendada para o ano de 2015."

Este é um texto de pura ficção. Mas já agora, o que é o afasta da realidade actual?

António Piedade

Habilidade para Jogar

Texto publicado no "Diário de Coimbra".

Em 1990, o investigador japonês Seiji Ogawa (que nasceu a 19 Janeiro de 1934) inventava a técnica que está na base da Ressonância Magnética Funcional, abrindo novos horizontes e ferramentas inovadoras para a investigação nas neurociências.

Quando um determinado grupo de neurónios (células do tecido nervoso) participa na transmissão de um impulso nervoso, gasta energia nesse processo. Essa energia é obtida normalmente a partir da oxidação de glicose (açúcar) e redução de oxigénio molecular a água. Para permitir esta actividade neuronal ocorre um aumento pontual do afluxo de sangue até à região cerebral onde se encontra o grupo de neurónios em actividade. Os padrões de variação do fluxo sanguíneo em resposta ao consumo de glicose e de oxigénio apresentam uma hemodinâmica característica. Ogawa descobriu que as variações no consumo de oxigénio numa determinada região cerebral podem sem monitorizadas através da técnica de imagiologia por ressonância magnética e que essa detecção corresponde à actividade dos neurónios nessa zona. Mas como?

Em reacção à transmissão de um impulso nervoso, ocorre uma resposta hemodinâmica que difere da situação em que não há actividade neuronal. O maior afluxo de sangue às regiões em maior actividade significa um maior transporte de oxigénio pela hemoglobina existente nos glóbulos vermelhos do sangue. A hemoglobina transporta o oxigénio através da ligação deste a um átomo de Ferro. Esta ligação oxigénio – ferro interfere com as propriedades magnéticas deste elemento metálico: torna-o diamagnético, isto é, na presença de um campo magnético externo o ião ferro apresenta um campo magnético oposto àquele o que pode ser registado através da técnica de ressonância magnética.

Quando a hemoglobina cede o oxigénio aos neurónios, o ferro nela presente adquire um outro estado magnético, este designado por paramagnético. Estas mudanças nas propriedades magnéticas (nos momentos dipolares magnéticos) dos iões ferro, com e sem oxigénio na hemoglobina, uma vez registadas no tempo e no espaço cerebral, permitem obter um mapa das zonas em maior ou menor actividade. Uma escala de cores facilita a nossa percepção da actividade nas sucessivas imagens registadas e representa um estado da função cerebral numa determinada área. É a imagiologia funcional: uma imagem de um mapa de uma secção do cérebro mais ou menos colorida de acordo com a função que está a executar.

Num artigo agora publicado na revista online PLoS ONE neurocientistas apresentam os resultados de um estudo sobre a habilidade de um grupo de indivíduos em ultrapassar dificuldades complexas de um jogo de estratégia. Focaram o registo de actividade numa zona do cérebro normalmente associada aos processos de aprendizagem, movimento coordenado e sentimentos gratificantes de recompensa: os gânglios basais do hipotálamo.

Através da análise, por algoritmos de análise “multivoxel”, de padrões nos mapas de actividade obtidos por ressonância magnética funcional de um grupo de 34 jogadores, os investigadores indicam terem conseguido identificar parâmetros que permitem predizer entre 55 e 68 % da variabilidade ou diferença na habilidade que um novo jogador apresenta ao jogar o jogo pela primeira vez.

Mais do que uma ferramenta para seleccionar indivíduos, encaremos estes estudos como proporcionadores de novas ferramentas para entendermos como aprendemos a ultrapassar obstáculos e como sentimos e é processada a satisfação de o termos conseguido... a sensação de prazer do dever cumprido, do objectivo alcançado.

António Piedade