Desafio de 10 anos da neurociência: grandes descobertas em 2009 e 2019

Nós aceitamos o desafio de 10 anos e resolvemos trazer grandes descobertas nas neurociências nos anos de 2009 e 2019.

2009: A descoberta dos engramas das memórias

O engrama é o traço que as memórias deixam em nosso cérebro ou, ainda, o substrato neural das memórias. Explicando melhor, há alguma modificação física no nosso cérebro quando vivemos uma nova experiência e isso funciona como um registro da memória formada. Essa modificação é o engrama. Uma vez formado, o engrama permaneceria dormente e poderia ser ativado por um evento similar (evocação da memória). O termo não é novo, a existência de um engrama foi hipotetizada por Richard Semon em 1904. Porém o que seria o engrama, qual era a sua forma, localização ou mesmo definição precisa permaneceu um mistério por mais de um século.

Com o desenvolvimento da biologia molecular e de ferramentas que permitiram estudar circuitos neurais inteiros ou neurônios individuais durante seu funcionamento, tornou-se possível manipular de forma precisa a função cerebral. Esses avanços possibilitaram que os cientistas pudessem encontrar novas respostas para perguntas antigas.

Hoje sabemos que a memória é um processo distribuído, não fica em uma única região só do cérebro e memórias diferentes podem envolver grupos de regiões cerebrais diferentes. Quando passamos por novas experiências um grupo de neurônios em determinadas regiões disparam, há mudanças na expressão de seus genes, produzindo novas proteínas. Então, eles formam novas conexões com outros neurônios, além de fortalecer ou enfraquecer as antigas. Essa mudanças todas são responsáveis por armazenar a memória. Quando em situações específicas ou similares, essa informação pode ser acessada novamente por meio do disparo desses mesmos neurônios que reproduzem padrões de atividade que foram associadas à experiência anterior.

Em 2009, pesquisadores liderados pela Dra. Sheena Josselyn submeteram experimentalmente camundongos a uma situação de medo. Os animais levavam um choque (leve) nas patas quando ouviam um beep e, rapidamente, associaram o beep ao choque. Já era sabido que a amígdala cerebral é importante para o processamento e a formação de memórias aversivas. Estudando essa região, os pesquisadores perceberam que neurônios que tinham maior quantidade de uma proteína específica (Creb) eram ativados quando os animais eram submetidos à situação estressante.  Então, hipotetizaram que os neurônios com mais Creb da amígdala seriam importantes para a formação de memórias de medo.

Se esse fosse o caso, ao se inibir esses neurônios, mas não quaisquer outros, a memória deveria ser perdida. De fato, quando os pesquisadores usaram uma toxina para inibir seletivamente os neurônios com muito Creb após os camundongos terem associado o choque ao beep, eles não apresentavam mais respostas de medo quando ouviam o beep. Ou seja, a memória havia sido permanentemente perdida. Esse trabalho foi crucial pois conectou uma subpopulação neuronal a uma memória específica. Foi a primeira demonstração de que uma população de células em particular continham o registro de uma experiência única. 

Em 2012, pesquisadores liderados pelo Dr. Tonegawa ativaram seletivamente a subpopulação de neurônios associadas a memória de choque em camundongos, a “população engrama”. Mesmo na ausência de choque ou contexto aversivo, os animais apresentavam respostas de medo – indicando que estavam “revivendo” aquela memória pela mera ativação dos neurônios engrama. Pouco depois o mesmo grupo foi capaz de criar uma memória falsa em camundongos. Para isso, posicionaram os animais em um aparato muito diferente do que eles estavam habituados a viver e deram choques na pata. Animais normais, parearam o ambiente diferente ao choque e apresentavam respostas de medo somente quando nele. Entretanto, em um outro grupo de animais, os experimentadores ativaram os neurônios engrama relacionados a habitação deles enquanto estavam no ambiente aversivo, recebendo os choques. Posteriormente, os animais apresentavam a memória de medo na sua habitação, que seria segura, mas não no ambiente aversivo (onde de fato receberam os choques).

Apesar dos avanços, a busca pelo engrama ainda continua.

2019: a descoberta de que o  hormônio irisina pode modular memórias e prevenir a doença de Alzheimer

2019 está só começando e já trouxe grandes descobertas! Escolhemos a do grupo de pesquisa brasileiro, carioca, liderado pela Dra. Fernanda De Felice. Inclusive, entrevistamos o Dr. Mychael Lourenço, primeiro autor do trabalho, não deixe de ouvir a entrevista clicando aqui.

Já se sabe que o exercício físico é capaz de melhorar a memória em animais de laboratório, e ele já foi associado a prevenção da doença de Alzheimer. Mas como o exercício físico poderia atuar no cérebro?

Em 2012 pesquisadores americanos mostraram que a irisina é um hormônio produzido por humanos e camundongos durante o exercício físico. Ela é capaz de mudar o metabolismo (termogênico) e aumentar a transformação da gordura branca para marrom. Camundongos com mais irisina tinham maior gasto energético, mesmo sem praticar exercícios físicos. O trabalho teve grande impacto pois trazia um potencial alvo terapêutico para obesidade. Em 2013, o mesmo grupo mostrou que havia produção de irisina também no hipocampo, que leva ao aumento dos níveis de BDNF, um fator de proteção neuronal.

Em 2019 foi a vez do grupo brasileiro mostrar que pacientes com a doença de Alzheimer tem menos irisina no líquor (líquido que banha o sistema nervoso central) e no cérebro. Essa descoberta incentivou o grupo a investigar mais sobre o papel da irisina na memória. Os pesquisadores testaram camundongos incapazes de produzir irisina e viram que eles tinham prejuízos de memória. Ao mesmo tempo, aumentando os níveis de irisina em camundongos modelos da doença de Alzheimer, a sua memória ficava melhor, semelhante ao obtido quando os animais eram colocados para nadar. Ao se inibir a irisina em camundongos com Alzheimer que se exercitavam, os efeitos benéficos do exercício físico foram totalmente perdidos. Ou seja, a irisina era o que conecta o exercício físico à melhora da memória e a prevenção da doença de Alzheimer. A descoberta é importante pois mostra um novo alvo terapêutico para essa doença que ainda não tem cura, além de, é claro, ressaltar sua prevenção por meio do exercício físico.

Para saber mais, não deixe de ouvir a entrevista.

Referências:

  1. Shen H. Nature, 2018. doi: 10.1038/d41586-018-00107-4
  2. Han et al., Science, 2009. doi: 10.1126/science.1164139
  3. Josselyn et al., Nat Rev Neurosci, 2015. doi: 10.1038/nrn4000
  4. Liu et al., Nature, 2012. doi: 10.1038/nature11028.
  5. Ramirez et al., Science, 2013. doi: 10.1126/science.1239073
  6. Lourenço et al., Nature Medicine, 2019. https://doi.org/10.1038/s41591-018-0275-4
  7. Bostrom et al., Nature, 2012. doi: 10.1038/nature10777
  8. Wrann et al., Cell Metab, 2013. doi: 10.1016/j.cmet.2013.09.008

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