Como você recupera redes neuronais sua função após uma perda de neurônios?

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02/18/2020

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Uma equipe de pesquisa interdisciplinar LED por especialistas em UB desenvolveu uma nova ferramenta experimental que permite produzir danos em uma área específica de uma rede neuronal in vitro de alguns milímetros e registrar os efeitos em toda a rede. O objetivo deste experimento é entender os mecanismos de resposta que são produzidos nos circuitos neuronais do cérebro e que evitam uma propagação geral do dano, enquanto se reforçam a funcionalidade dos circuitos afetados. Uma das principais conclusões da pesquisa é que a rede ativa rapidamente mecanismos de auto-regulação que reforçam as conexões existentes e restauram a operabilidade do circuito.

O estudo, publicado na revista Eneuro e liderada por Jordi Soriano, Pesquisador do Instituto de Sistemas complexos do UB (Ubics), faz parte de uma colaboração interdisciplinar entre o Ubics, do Instituto de Neurociências do UB (Ubneuro), o Instituto de Ciências Photogon e a Universidade de Rovira I Virgili.

Como Soriano explica, o experimento mostra a grande capacidade de redes neuronais para “auto-regulamentar e redaventar em resposta a mudanças repentinas ou alterações graves”. É também um bom exemplo de “a importância de modelar redes neuronais como sistemas complexos, nos quais o conjunto é muito mais rico do que a soma das partes”, acrescenta ele.

o cérebro, e em geral o As redes neuronais biológicas, têm mecanismos de resposta contra a perda de neurônios devido a danos ou doenças. Em acidentes vasculares cerebrais, por exemplo, a perda de irrigação no sangue causa a morte de um grupo focado de neurônios e uma alteração da função dos circuitos neuronais danificados. Por sua vez, isso altera a função dos circuitos vizinhos, e pode potencialmente ser iniciado uma avalanche de deterioração.

Entenda como esses mecanismos estão agindo no nível da rede é muito complicado, tanto pelo tamanho do cérebro e para a dificuldade intrínseca de seguir detalhadamente a evolução de um grande número de neurônios antes e após danos. Essa dificuldade pode ser superada, projetando modelos in vitro à medida que os pesquisadores propõem.

O experimento consistiu em registrar a atividade de toda a rede neuronal para estabelecer qual é a sua funcionalidade característica. Em seguida, com um laser de alta potência, um grupo de neurônios foi com precisão removido e, em seguida, a rede foi registrada em detalhes para seguir seu desenvolvimento ao longo do tempo. Os pesquisadores observaram que o grupo neurônio mais próximo da área afetada perde atividade imediatamente, mas que está se recuperando gradualmente graças à ação de toda a rede. “Surpreendentemente, em apenas quinze minutos, esse grupo atinge níveis de atividade semelhantes àqueles que tinham diasseçado, apesar de ter perdido irreversivelmente um número significativo de impulsos da área afetada”, explica Soriano. “Como em quinze minutos não há tempo para estabelecer novas conexões – o pesquisador – concluímos que a rede atua reforçando as conexões existentes, recrutando o fluxo de estímulos neuronais para os vizinhos imediatos da área afetada, evitando sua deterioração e, portanto, Um colapso progressivo da rede em forma de avalanche “.

O estudo, além disso, corrobora a importância dos modelos in vitro como uma ferramenta complementar para entender a complexidade do cérebro e suas alterações. Neste contexto, esta pesquisa é integrada ao projeto europeu de Meso-Brain, no qual a Jordi Soriano também participa. O objetivo deste projeto é projetar as culturas neuronais do modelo que replicam a estrutura e a dinâmica das regiões cerebrais, a fim de controlar a ação de drogas ou terapias genéticas para o tratamento de doenças neurodegenerativas.
Referência do artigo: S. Teller, E. esttevez-Priego, C. Granell, D. Tornero, J. Andilla, O. E. Olarte, P. Earlie-Álvarez, A. Arenas e J. Soriano. “Recuperação funcional espontânea após danos focais nas culturas neuronais”. Eneuro, fevereiro 2020. Doi: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0254-19.2019

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