Mapeadas pela primeira vez ligações neurais entre zonas distantes do cérebro

Um grupo de investigadores conseguiu pela primeira vez mapear a transmissão da atividade neural entre áreas cerebrais afastadas, concluindo que o cérebro processa a informação visual de forma diferente do que se pensava, anunciou hoje a Fundação Champalimaud.

Esta investigação, cujos resultados são hoje publicados na revista Nature Neuroscience, foi desenvolvida por Leopoldo Petreanu, Nicolás Morgenstern e Jacques Bourg, neurocientistas do Centro Champalimaud, em Lisboa.

Os investigadores conseguiram pela primeira vez mapear ligações neurais individuais entre áreas distantes no cérebro, revelando que a rede de ligações neurais do cérebro é mais complexa do que se pensava.

"Estes registos são as primeiras medições, à escala dos axónios individuais, da transmissão de atividade neural entre áreas cerebrais afastadas", afirma Leopoldo Petreanu.

Os axónios são os cabos através dos quais os neurónios transmitem o sinal nervoso para outros neurónios.

Segundo Leopoldo Petreanu, o objetivo dos investigadores é "perceber a estrutura do cérebro", mas o mapa que hoje é conhecido sobre as ligações neurais "ainda é muito tosco" e, exceto a nível local, ainda não se sabe "como é que cada axónio está ligado".

Agora, graças a uma nova técnica de estimulação neural, com recurso a feixes de laser, desenvolvida no seu laboratório, os autores conseguiram registar, no cérebro de ratinhos, a atividade de axónios individuais entre uma área do cérebro chamada tálamo e a parte do córtex visual que recebe, através do tálamo, a informação visual que chega à retina do olho.

O córtex visual possui uma estrutura em camadas. Uma dessas camadas, designada L4, é o ponto de entrada no córtex da maioria dos estímulos visuais.

Após os "inputs visuais" serem enviados do tálamo para L4, onde começam a ser processados, os sinais resultantes são transmitidos de L4 para uma outra camada, L2/3, onde o processamento prossegue.

O que até agora se pensava é que o processamento visual seria um fenómeno em série, sucessivamente realizado por diversas camadas do córtex visual, mas o que o novo estudo vem mostrar que não é isso que acontece, explica Leopoldo Petreanu.

O que os investigadores descobriram é que, quando um neurónio de L4 está ligado a um neurónio de L2/3, se um axónio proveniente do tálamo estiver ligado ao neurónio de L4, esse axónio "bifurca" e liga-se também, diretamente, ao neurónio de L2/3.

A existência destas ligações que "saltam uma camada" faz com que L2/3 receba não apenas o sinal visual processado em L4, como também os "sinais brutos", isto é, não processados, provenientes do tálamo.

"Este é o nosso principal resultado, e poderá ser uma forma de garantir uma grande especialização das células de L2/3 na deteção das características [do input visual]", diz o investigador.

Este tipo de estrutura em camadas e ligações que 'saltam uma camada' já havia sido estudado em redes neurais artificiais. Os investigadores acreditam que este é o tipo de estrutura em que funciona o córtex visual e provavelmente no processamento que o cérebro faz de outros tipos de inputs sensoriais, que não apenas do tipo visual.

Um outro resultado da investigação diz respeito à própria camada L4, que sabe-se que inclui pequenos grupos de neurónios interligados por conexões bidirecionais.

No entanto, os investigadores ainda não perceberam qual a função destes pequenos circuitos locais.

Uma hipótese é que funcionem como amplificadores de determinadas características da informação visual que chega aos olhos, como por exemplo, as margens dos objetos.

Contudo, fica ainda por descobrir como é que o fazem e como é que estes circuitos locais interagem com os sinais provenientes de outras áreas do cérebro para integrar a informação visual.