"No momento, seu dedinho estãoenviando sinais para o cérebro, assim como cada centa­metro quadrado do corpo", disse Adam Cohen, professor de química e biologia química e física, "mas a maioria não éinteressante. Seu cérebro precisa ignorar todas essas coisas e apenas prestar atenção a s poucas coisas que são realmente relevantes. ”

Agora, em um artigo publicado na Cell , Cohen e colegas relatam novas evidaªncias que podem ajudar os pesquisadores a entender como o cérebro ignora ou age sobre informações diferentes, conhecimento que pode oferecer dados cruciais sobre o funcionamento dos circuitos neuronais e, um dia, ajudar os pesquisadores a entender e tratar doenças neurolégicas.

Cohen não se propa´s a investigar a atenção. Recentemente, seu laboratório inventou a tecnologia que torna os impulsos elanãtricos que fluem atravanãs dos neura´nios no cérebro de um animal vivo observa¡veis ​​pela primeira vez. "O pra³ximo passo érealmente fazer algo com isso", disse ele, "para realmente aprender algo sobre como o cérebro funciona".

Primeiro, um Ph.D. O aluno de seu laboratório, Linlin Fan, treinou sua tecnologia na camada superior do cérebro. Como a ferramenta a³ptica usa a luz para registrar quando os neura´nios disparam, eles são poderiam estudar essa camada por enquanto. "a‰ como olhar para a sua ma£o", disse Cohen. “Vocaª são pode ver asuperfÍcie porque a luz são entra um pouco no tecido.” Ainda assim, alguns cientistas chamam a camada um de “mistério culminante”. a‰ notoriamente difa­cil de estudar.

Tradicionalmente, os cientistas colocam sondas ultrafinas de vidro no tecido do cérebro aleatoriamente, na esperana§a de "arpa£o" neura´nios para que eles possam gravar sinais individuais. Na camada um, as células são muito escassas para que essa técnica seja eficiente; écomo pescar em um oceano que tem apenas um punhado de peixes. Como a tecnologia de Cohen ilumina cada neura´nio - como usar o sonar para ver cada peixe - ele pode localizar e analisar vários de cada vez.

Como sua ferramenta optogenanãtica registrou sinais neurais em ratos vivos, Cohen e sua equipe adicionaram esta­mulos com base nos dois principais tipos de atenção. Primeiro, eles tocaram o bigode de um rato, provocando um sinal "de baixo para cima" que relata novas informações sensoriais. Então, eles sopraram um sopro de ar no rosto do mouse, ativando um sinal "de cima para baixo", no qual o conhecimento existente molda a percepção de um esta­mulo. "Pense nisso como um sinal de alerta", explicou Cohen.

No experimento dos bigodes, o esta­mulo causou o resultado esperado: um pico de neura´nios. Mas quando a equipe excitou artificialmente o mesmo neura´nio usando um laser e depois adicionou um movimento de bigode, o neura´nio ficou quieto. Por quaª? A equipe descobriu que os neura´nios da camada um mantem um equila­brio cuidadoso entre excitação e inibição. Se muitos neura´nios estãodisparando ao mesmo tempo, eles impedem que outros disparem. "O circuito funciona como um detector de novidades", disse Cohen. Entradas repentinas podem acionar a maioria dos neura´nios para disparar, mas com entradas duradouras, a maioria dos neura´nios se inibe e faz com que o circuito desligue quase completamente.

O sopro de ar - um alerta para o mouse - adicionou mais evidaªncias a essa teoria. Em resposta ao sopro, os poucos neura´nios que dispararam mais rapidamente acabaram suprimindo seus vizinhos. Se o esta­mulo éforte o suficiente, todos os neura´nios disparam, competindo pelo doma­nio, antes que os vencedores forçam os outros a se acalmarem.

Com base em seus dados, a equipe projetou um modelo matema¡tico do circuito, que sugeria uma conexão intrigante com uma teoria centena¡ria sobre atenção. A chamada lei de Yerkes-Dodson propaµe que um pouco de estresse pode ajudar a aumentar o desempenho, mas diminui quando o estresse aumenta demais. "Todo mundo que já fez um teste sabe disso", disse Cohen. Seu modelo mostrou que os neura´nios da camada um se comportam de maneira semelhante: uma pequena ativação de cima para baixo os acorda para que sejam mais responsivos a s entradas sensoriais, mas muita ativação faz o circuito congelar e ignorar as informações recebidas.

Cohen e sua equipe continuara£o a explorar como o circuito de camada um funciona para regular a atenção, esperando que mais dados possam fornecer informações cra­ticas sobre o funcionamento dos circuitos neurais.

"Se conseguirmos entender como a resposta do bigode funciona", disse Cohen, "estaremos em uma posição muito melhor para entender coisas muito mais complicadas, como visão ou audição".