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Que tem o fluxo sanguíneo cerebral a ver com actividade dos neurónios?
MIT revela mistério das Técnicas de Imagem Cerebral
Técnicas como a Ressonância Magnética Funcional (fMRI) ou a Tomografia por Emissão de Positrões (PET) têm vindo a transformar as neurociências mas, até aqui, pouco se sabia sobre como é que as imagens coloridas do fluxo sanguíneo no cérebro permitiam avaliar a actividade neuronal. Num estudo a publicar esta semana pela Science, cientistas do MIT resolvem finalmente o mistério: a Imagiologia tem uma mãozinha dos astrócitos, células em forma de estrela que até aqui se pensava terem um papel secundário.
Para os investigadores do Instituto de Aprendizagem e Memória Picower, do MIT, era importante perceber como é que as imagens cerebrais, mapas com regiões azuis, laranja, vermelhas ou amarelas, que representam o fluxo e volume da corrente sanguínea no cérebro, permitiam diagnosticar e avaliar a actividade neuronal.
"Porque é que o fluxo sanguíneo está relacionado com a actividade neuronal era um mistério", explica o co-autor do estudo Mriganka Sur, professor de Neurociências e presidente do Departamento de Ciências Cognitivas e Cerebrais do MIT. "Até aqui havia pessoas que argumentavam que os resultados de uma dMRI revelavam ondas resultantes da actividade eléctrica, mas os neurónios não estão directamente ligados aos vasos sanguíneos. Nunca tinha sido demonstrada uma relação causal entre a actividade neuronal e o fluxo sanguíneo", acrescenta.
Astrócitos são das células mais predominantes no cérebro
Dos dois tipos predominantes de células no cérebro, as células gliais ultrapassam o número de neurónios, existindo numa proporção de nove para um. Os astrócitos, o tipo mais comum de célula da glia, estendem-se pelas sinapses, através das quais os neurónios comunicam, e ao longo dos vasos sanguíneos.
Com o auxílio de uma tecnologia de ponta, a equipa descobriu que os astrócitos recebem sinais directamente dos neurónios que desencadeiam respostas que vão regular directamente a corrente sanguínea –"são o elo perdido entre os neurónios e os vasos sanguíneos", explica o responsável, o que significa que se se desligar artificialmente os astrócitos, a ressonância magnética não funciona.
"Os astrócitos estão envolvidos em muitas doenças neurológicas e expressam muitos dos genes do cérebro", adiantou Sur, para quem a descoberta do papel destas células é crucial para compreender as disfunções cerebrais e para o desenvolvimento de novas terapêuticas.
O estudo agora divulgado demonstra, ao contrário do que se pensava, que os astrócitos influenciam computações neuronais complexas como a duração e selectividade com que as células do cérebro respondem aos estímulos, ainda que os seus sinais químicos fossem invisíveis nas técnicas tradicionais de investigação das neurociências, que monitorizavam essencialmente a actividade eléctrica.
Papel dos astrócitos escapava à investigação tradicional
"Em termos eléctricos, os astrócitos são bastante silenciosos", disse o co-autor James Schummers, do Instituto Picower. "Muito do que sabemos sobre os neurónios resulta de investigação com eléctrodos – não obtínhamos sinais dos astrócitos por isso ignorávamo-los", acrescentou.
Analisadas estas células com um microscópio de dois fotões, a primeira coisa em que repararam foi que estas reagiam ao estímulo visual. "Uma surpresa", diz Schummers. "Não estávamos à espera de ver nenhuma reacção, no entanto eles piscavam tal e qual os neurónios. Pensávamos que toda a gente ia achar que estávamos doidos".
Em resumo, o trabalho releva que os astrócitos, que perfazem mais de 50 por cento das células do córtex mas cuja função era em grande parte desconhecida, respondem de forma intensa aos inputs sensoriais, regulam o fluxo sanguíneo local e ainda influenciam as respostas neurológicas – o que deverá ser objecto de estudo num trabalho futuro – daí a relevância das imagens cerebrais.
MIT revela mistério das Técnicas de Imagem Cerebral
Técnicas como a Ressonância Magnética Funcional (fMRI) ou a Tomografia por Emissão de Positrões (PET) têm vindo a transformar as neurociências mas, até aqui, pouco se sabia sobre como é que as imagens coloridas do fluxo sanguíneo no cérebro permitiam avaliar a actividade neuronal. Num estudo a publicar esta semana pela Science, cientistas do MIT resolvem finalmente o mistério: a Imagiologia tem uma mãozinha dos astrócitos, células em forma de estrela que até aqui se pensava terem um papel secundário.
Para os investigadores do Instituto de Aprendizagem e Memória Picower, do MIT, era importante perceber como é que as imagens cerebrais, mapas com regiões azuis, laranja, vermelhas ou amarelas, que representam o fluxo e volume da corrente sanguínea no cérebro, permitiam diagnosticar e avaliar a actividade neuronal.
"Porque é que o fluxo sanguíneo está relacionado com a actividade neuronal era um mistério", explica o co-autor do estudo Mriganka Sur, professor de Neurociências e presidente do Departamento de Ciências Cognitivas e Cerebrais do MIT. "Até aqui havia pessoas que argumentavam que os resultados de uma dMRI revelavam ondas resultantes da actividade eléctrica, mas os neurónios não estão directamente ligados aos vasos sanguíneos. Nunca tinha sido demonstrada uma relação causal entre a actividade neuronal e o fluxo sanguíneo", acrescenta.
Astrócitos são das células mais predominantes no cérebro
Dos dois tipos predominantes de células no cérebro, as células gliais ultrapassam o número de neurónios, existindo numa proporção de nove para um. Os astrócitos, o tipo mais comum de célula da glia, estendem-se pelas sinapses, através das quais os neurónios comunicam, e ao longo dos vasos sanguíneos.
Com o auxílio de uma tecnologia de ponta, a equipa descobriu que os astrócitos recebem sinais directamente dos neurónios que desencadeiam respostas que vão regular directamente a corrente sanguínea –"são o elo perdido entre os neurónios e os vasos sanguíneos", explica o responsável, o que significa que se se desligar artificialmente os astrócitos, a ressonância magnética não funciona.
"Os astrócitos estão envolvidos em muitas doenças neurológicas e expressam muitos dos genes do cérebro", adiantou Sur, para quem a descoberta do papel destas células é crucial para compreender as disfunções cerebrais e para o desenvolvimento de novas terapêuticas.
O estudo agora divulgado demonstra, ao contrário do que se pensava, que os astrócitos influenciam computações neuronais complexas como a duração e selectividade com que as células do cérebro respondem aos estímulos, ainda que os seus sinais químicos fossem invisíveis nas técnicas tradicionais de investigação das neurociências, que monitorizavam essencialmente a actividade eléctrica.
Papel dos astrócitos escapava à investigação tradicional
"Em termos eléctricos, os astrócitos são bastante silenciosos", disse o co-autor James Schummers, do Instituto Picower. "Muito do que sabemos sobre os neurónios resulta de investigação com eléctrodos – não obtínhamos sinais dos astrócitos por isso ignorávamo-los", acrescentou.
Analisadas estas células com um microscópio de dois fotões, a primeira coisa em que repararam foi que estas reagiam ao estímulo visual. "Uma surpresa", diz Schummers. "Não estávamos à espera de ver nenhuma reacção, no entanto eles piscavam tal e qual os neurónios. Pensávamos que toda a gente ia achar que estávamos doidos".
Em resumo, o trabalho releva que os astrócitos, que perfazem mais de 50 por cento das células do córtex mas cuja função era em grande parte desconhecida, respondem de forma intensa aos inputs sensoriais, regulam o fluxo sanguíneo local e ainda influenciam as respostas neurológicas – o que deverá ser objecto de estudo num trabalho futuro – daí a relevância das imagens cerebrais.