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Jul 25, 2023

Reescrevendo livros didáticos: cientistas descobrem a complexidade inesperada das conexões cerebelares

Pela Universidade de Chicago, 30 de julho de 2023 Imagem de uma célula humana de Purkinje. Quase todas as células de Purkinje no cerebelo humano têm múltiplos dendritos primários brotando do corpo celular e se dividindo em

Pela Universidade de Chicago, 30 de julho de 2023

Imagem de uma célula humana de Purkinje. Quase todas as células de Purkinje no cerebelo humano têm vários dendritos primários brotando do corpo celular e se dividindo em belos padrões semelhantes a folhas. Crédito: Silas Busch, Universidade de Chicago

Imagens de milhares de células de Purkinje revelam que quase todas as células humanas possuem múltiplos dendritos primários. Essas estruturas, quando observadas em camundongos, facilitam as conexões com múltiplas fibras trepadeiras originadas do tronco cerebral.

Em 1906, o pesquisador espanhol Santiago Ramón y Cajal recebeu o Prêmio Nobel pela sua exploração pioneira das estruturas microscópicas do cérebro. Suas renomadas ilustrações de células de Purkinje dentro do cerebelo retratam uma floresta de estruturas de neurônios, com vários ramos grandes brotando do corpo celular e se dividindo em belos padrões semelhantes a folhas.

Apesar destes primeiros retratos mostrarem múltiplos dendritos ramificando-se a partir do corpo celular, o consenso duradouro entre os neurocientistas é que as células de Purkinje possuem apenas um único dendrito principal que forma uma conexão com uma fibra trepadeira solitária originada no tronco cerebral. No entanto, um estudo recente da Universidade de Chicago, publicado recentemente na revista Science, revela que os esboços de Cajal eram de facto precisos – praticamente todas as células de Purkinje no cerebelo humano têm múltiplos dendritos primários.

Outros estudos em camundongos mostraram que cerca de 50% de suas células de Purkinje também têm essa estrutura mais complexa e, dessas células, 25% recebem informações de múltiplas fibras trepadeiras que se conectam a diferentes ramos dendríticos primários. Experimentos que registraram a atividade celular em camundongos vivos também revelaram que os ramos primários podem ser ativados de forma independente, respondendo a diferentes estímulos do ambiente.

“Quanto mais você trabalha com um determinado protótipo de célula em sua mente, mais você o aceita”, disse Christian Hansel, Ph.D., professor de Neurobiologia na UChicago e autor sênior do estudo, referindo-se ao modelo canônico que As células de Purkinje têm um dendrito primário que se conecta a uma fibra trepadeira. “Esses desenhos de Cajal existem desde 1900, então definitivamente tivemos tempo suficiente para prestar atenção, mas só agora, com esta análise quantitativa, vemos que é quase universal que as células humanas tenham vários dendritos completos cada, e podemos ver que também faz uma diferença qualitativa.”

O cerebelo (do latim, “pequeno cérebro”) fica na base do crânio, logo acima de onde a medula espinhal se conecta. Desde que o médico francês Jean Pierre Flourens descreveu pela primeira vez a função do cerebelo em 1824, os cientistas acreditavam que a sua única função era coordenar o movimento e a actividade muscular, mas os avanços na tecnologia mostraram que o cerebelo também desempenha um papel significativo no processamento de informações sobre o interior e o corpo do corpo. ambiente externo, incluindo sensações de propriocepção e equilíbrio.

As células cerebelares de Purkinje são como grandes antenas que recebem milhares de informações que transmitem um espectro de informações contextuais do resto do corpo. Esses sinais são então integrados a um sinal de erro de previsão, indicando uma incompatibilidade entre o contexto e a expectativa do cérebro. Este sinal de erro é fornecido por fibras nervosas que sobem do tronco cerebral e se conectam às estruturas dendríticas alvo de Purkinje. Muito apropriadamente, esses nervos são chamados de “fibras trepadeiras”.

O entendimento padrão dessas conexões é que cada célula de Purkinje possui um dendrito primário que se ramifica do corpo celular e se conecta a uma fibra trepadeira, formando uma única unidade computacional. A crença nesta relação individual entre fibras trepadeiras e células de Purkinje, um dogma central na área que pode ser encontrado em todos os livros de neurociência, vem em grande parte de estudos em roedores, que têm principalmente a configuração de dendrito único.

Células de Purkinje de camundongo. Embora 50% das células de Purkinje de camundongos tenham um único dendrito primário, a outra metade possui múltiplos dendritos, muito parecidos com as células humanas. Crédito: Silas Busch, Universidade de Chicago