Cérebro de mosca lança luz sobre o processo de pensamento humano

Eles podem andar, pairar e os machos podem até cantar canções de amor para cortejar parceiras – tudo isso com um cérebro que é menor que a cabeça de um alfinete.

Agora, pela primeira vez, os cientistas que pesquisam o cérebro de uma mosca identificaram a posição, a forma e as conexões de cada uma das suas 130 mil células e 50 milhões de conexões.

É a análise mais detalhada do cérebro de um animal adulto já produzida.

Um importante especialista em cérebro independente da nova pesquisa descreveu a descoberta como um “grande salto” na nossa compreensão do nosso próprio cérebro.

Um dos líderes da pesquisa disse que isso lançaria uma nova luz sobre “o mecanismo do pensamento”.

Gregory Jefferis, do Laboratório de Biologia Molecular (LMB) do Conselho de Pesquisa Médica em Cambridge, disse à BBC News que atualmente não temos ideia de como a rede de células cerebrais em cada uma de nossas cabeças nos permite interagir uns com os outros e com o mundo ao nosso redor. .

“Quais são as conexões? Como os sinais fluem através do sistema que nos permite processar as informações para reconhecer seu rosto, que permite que você ouça minha voz e transforme essas palavras em sinais elétricos?

“O mapeamento do cérebro da mosca é realmente notável e nos ajudará a ter uma compreensão real de como funciona o nosso próprio cérebro.”

Temos um milhão de vezes mais células cerebrais, ou neurônios, do que a mosca da fruta que foi estudada. Então, como o diagrama elétrico do cérebro de um inseto pode ajudar os cientistas a aprender como pensamos?

As imagens que os cientistas produziram, que foram publicado na revista Naturemostre um emaranhado de fios que é tão bonito quanto complexo.

A sua forma e estrutura são a chave para explicar como um órgão tão pequeno pode realizar tantas tarefas computacionais poderosas. Desenvolver um computador do tamanho de uma semente de papoula capaz de realizar todas essas tarefas está muito além da capacidade da ciência moderna.

A Dra. Mala Murthy, outra colíder do projeto, da Universidade de Princeton, disse que o novo diagrama elétrico, conhecido cientificamente como conectoma, seria “transformador para os neurocientistas”.

“Isso ajudará os pesquisadores a tentar entender melhor como funciona um cérebro saudável. No futuro esperamos que seja possível comparar o que acontece quando as coisas correm mal nos nossos cérebros.”

Esta é uma opinião apoiada pela Dra. Lucia Prieto Godolo, líder do grupo de investigação cerebral no Instituto Francis Crick, em Londres, que é independente da equipa de investigação.

“Os pesquisadores completaram os conectomas de um verme simples que tem 300 fios e de um verme que tem três mil, mas ter um conectoma completo de algo com 130.000 fios é um feito técnico incrível que abre caminho para encontrar os conectomas para cérebros maiores, como o rato e talvez daqui a algumas décadas o nosso.”

Os pesquisadores conseguiram identificar circuitos separados para muitas funções individuais e mostrar como eles estão conectados.

Os fios envolvidos no movimento, por exemplo, estão na base do cérebro, enquanto os que processam a visão estão na lateral. Há muito mais neurônios envolvidos neste último porque ver requer muito mais poder computacional.

Embora os cientistas já conhecessem os circuitos separados, eles não sabiam como eles estavam conectados.

Outros pesquisadores já estão usando os diagramas de circuitos, por exemplo, para descobrir por que as moscas são tão difíceis de matar.

Os circuitos de visão detectam de que direção vem o jornal enrolado e transmitem o sinal para as pernas da mosca.

Mas o mais importante é que eles enviam um sinal de salto mais forte para as pernas voltadas para longe do objeto de sua morte iminente. Então você poderia dizer que eles saltam sem sequer pensar – literalmente mais rápido que a velocidade do pensamento.

Essa descoberta pode explicar por que nós, humanos pesados, raramente esmagamos moscas.

O diagrama de fiação foi feito cortando-se o cérebro de uma mosca usando o que é essencialmente um ralador microscópico de queijo, fotografando cada uma das 7.000 fatias e colocando-as digitalmente juntas. Depois, a equipe de Princeton aplicou inteligência artificial para extrair as formas e conexões de todos os neurônios. Mas a IA não era perfeita – os investigadores ainda tinham de corrigir manualmente mais de três milhões de erros.

Isso por si só foi um tour de force técnico, mas o trabalho estava apenas pela metade. O mapa por si só não tinha sentido, a menos que houvesse uma descrição do que cada fio deveria fazer, de acordo com o Dr. Philipp Schlegel, que também é do Laboratório de Biologia Molecular do Conselho de Pesquisa Médica.

“Esses dados são um pouco como o Google Maps, mas para o cérebro: o diagrama bruto de fiação entre os neurônios é como saber quais estruturas correspondem a ruas e edifícios.

“Descrever os neurônios é como adicionar nomes de ruas e cidades, horários de funcionamento de empresas, números de telefone, avaliações, etc. ao mapa. Você precisa de ambos para que seja realmente útil.”

O O conectoma da mosca está disponível para qualquer cientista que queira usá-lo para orientar suas pesquisas. Dr Schlegel acredita que o mundo da neurociência verá “uma avalanche de descobertas nos próximos anos” graças a este novo mapa.

O cérebro humano é muito maior que o da mosca, e ainda não temos a tecnologia para capturar todas as informações sobre sua fiação.

Mas os pesquisadores acreditam que talvez em 30 anos seja possível ter um conectoma humano. O cérebro da mosca, dizem eles, é o início de uma compreensão nova e mais profunda de como funciona a nossa mente.

A pesquisa foi conduzida por uma grande colaboração internacional de cientistas, chamada FlyWire Consortium.