Circuitos cerebrais ligados à vigilância

Como o alerta, ou a vigilância, que você está durante o seu dia pode afectar a sua capacidade de realizar tarefas diárias. Muitas coisas podem alterar o quão alerta você se sente, como a quantidade de sono ou cafeína que você já teve. Estar excessivamente alerta ou não suficientemente alerta também pode ser um sinal de certas condições de saúde mental, como ansiedade, mania ou depressão.

Os cientistas aprenderam muito sobre como o cérebro regula o adormecimento ou o despertar em geral. Mas menos se sabe sobre como o cérebro regula as mudanças de alerta ao longo do dia.

Para investigar quais células cerebrais (neurônios) regulam o alerta, uma equipe liderada pelos Drs. Karl Deisseroth e Matthew Lovett-Barron da Universidade de Stanford analisou a atividade das células cerebrais em zebrafish e camundongos enquanto mediam seus tempos de reação. A pesquisa foi apoiada em parte pelo Instituto Nacional de Saúde Mental (NIMH) e pelo Instituto Nacional sobre Abuso de Drogas (NIDA) do NIH. Os resultados foram publicados online em Cell on November 2, 2017.

A equipe criou uma técnica chamada MultiMAP (Multiplexed-alignment of Molecular and Activity Phenotypes) para rastrear e identificar os neurônios e circuitos ativados durante um determinado estado cerebral. Usando esta técnica, os pesquisadores rastrearam a atividade de dezenas de milhares de células cerebrais de zebrafish enquanto os peixes eram apresentados com um estímulo imitando um predador que se aproximava. Mediram o estado de alerta medindo o tempo que os peixes demoraram a abanar a cauda em resposta ao estímulo ameaçador.

Uma análise molecular identificou vários tipos diferentes de células que foram activadas quando os peixes estavam mais alerta e responsivos. Estes incluíam neurónios que libertam mensageiros químicos que alteram a actividade de outras células cerebrais. Confirmando os resultados de estudos anteriores, eles identificaram os neurônios secadores de norepinefrina como sendo ativos em estado de alerta. Além disso, sua técnica permitiu-lhes identificar outros tipos de células que não mostraram anteriormente estar envolvidas no estado de alerta, incluindo a acetilcolina, serotonina, dopamina e neurônios secretores de peptídeo.

Os pesquisadores procuraram por esses conjuntos de células cerebrais no cérebro de camundongos. Eles descobriram que havia tipos de células e circuitos similares regulando o alerta em camundongos. A ativação de circuitos específicos usando optogenética, que usa a luz para ativar ou inibir neurônios específicos, tornou os ratos mais alerta ou reduziu seus tempos de reação.

“Vigilância que se desviou de estados como mania e aqueles vistos em distúrbios de estresse pós-traumático e depressão”, diz o diretor do NIMH, Dr. Joshua Gordon. “Ganhar familiaridade com os atores moleculares em um comportamento – como esta nova ferramenta promete – pode um dia levar a intervenções clínicas visando estados cerebrais disfuncionais”