A camada externa do cérebro, conhecida como córtex, é feita de diferentes tipos de neurônios. Estudos da neurociência sugerem que esses diferentes tipos de neurônios têm funções distintas, mas por muito tempo isso foi difícil de verificar, devido à incapacidade de examiná-los e manipulá-los no cérebro dos seres vivos.

Nos últimos anos, as técnicas genéticas abriram novas possibilidades para o estudo das células e suas funções. Usando algumas dessas técnicas, pesquisadores do Forschungszentrum Jülich, RWTH Aachen University, Cold Spring Harbor Laboratory e outros institutos nos Estados Unidos examinaram de perto as funções de diferentes células piramidais, comumente encontradas no córtex humano.

Suas descobertas, publicadas na Nature Neuroscience , sugerem que tipos distintos de células piramidais dirigem padrões de atividade cortical associados a diferentes funções cerebrais . O estudo da equipe se baseia em alguns de seus trabalhos anteriores com foco na atividade neuronal no córtex.

“Nosso artigo foi baseado em um de nossos estudos anteriores, no qual usamos imagens funcionais para estudar a atividade de todo o córtex de camundongos acordados e realizando tarefas”, disse Simon Musall, um dos pesquisadores que realizou o estudo, ao Medical Xpress.

"Também foi baseado em um artigo de nossos colaboradores Katherine Matho e Josh Huang que introduziu novas linhagens de camundongos transgênicos para atingir tipos específicos de células neurais. Juntar os dois nos permitiu estudar seletivamente a atividade de tipos de neurônios altamente específicos em todo o córtex e pergunte se seus respectivos padrões de atividade em larga escala são muito distintos e funcionalmente especializados ou seguem algumas regras gerais que podem ser definidas pela função de áreas corticais conhecidas."

Em seus experimentos, Musall e seus colegas primeiro empregaram uma técnica de microscopia chamada imagem de cálcio de campo amplo para observar linhas de camundongos transgênicos expressando uma proteína fluorescente em um tipo específico de neurônio em todo o córtex. Quando uma célula se torna ativa, essa proteína emite uma luz verde , permitindo aos pesquisadores medir mudanças nessa luz que indicam quando diferentes partes do cérebro se tornam ativas.

Posteriormente, a equipe mediu a fluorescência no córtex do camundongo. Eles fizeram isso usando um sistema de câmera altamente sensível, medindo a luz fluorescente através do crânio intacto de camundongos acordados de maneira não invasiva.

“Mais notavelmente, descobrimos que os padrões de atividade em todo o córtex que observamos em diferentes tipos de células eram realmente distintos”, explicou Musall. “Isso significa que algumas regiões do cérebro estavam realizando uma função específica, como processar entradas sensoriais, mas isso só se tornou visível ao medir a atividade do tipo específico de célula que carregava essa função.

"Por outro lado, muitas dessas funções não eram visíveis com dados de imagem não específicos porque a atividade de diferentes tipos de células na região se misturou. O mesmo é verdade para a maioria das ferramentas de imagem cerebral usadas rotineiramente em humanos, como fMRI, onde medimos a atividade de diferentes áreas do cérebro com base no consumo de oxigênio."

As descobertas reunidas por Musall e seus colegas delineiam os padrões de atividade cortical funcionalmente diferentes que diferentes tipos de células piramidais no cérebro do camundongo provocam durante a tomada de decisões. Mesmo que todas as células parecessem desempenhar um papel fundamental na tomada de decisões, diferentes tipos exibiam diferentes padrões de ajuste de escolha.

No geral, o estudo dos pesquisadores destaca o valor da nova microscopia e ferramentas genéticas para desvendar as funções específicas de populações neuronais distintas no cérebro. Além disso, mostra que os mapas de atividade cerebral obtidos por meio de técnicas de imagem convencionais e inespecíficas oferecem apenas uma visão limitada da diversidade funcional do cérebro.

No futuro, este estudo pode inspirar novos trabalhos destinados a examinar mais a fundo a função de populações específicas de neurônios no córtex . As descobertas dos pesquisadores também podem abrir caminho para uma melhor compreensão da complexa base neural da tomada de decisão humana.

“Cada um desses mapas provavelmente contém uma miríade de submapas específicos de tipos de células muito mais detalhados que podem revelar padrões de atividade totalmente novos e funções cerebrais que ainda desconhecemos”, acrescentou Musall. "Até agora, estudamos apenas as maiores classes de tipos de neurônios, usando as ferramentas genéticas que estavam disponíveis para nós.

“Agora planejamos combinar ferramentas genéticas e anatômicas para obter uma especificidade ainda maior e revelar em que ponto obtemos uma imagem mais completa dos padrões de atividade em larga escala que capturam toda a gama funcional de diferentes subtipos de neurônios”.