Passo a passo. Como o cérebro controla a marcha... e não nos deixa cair

Investigadores do Centro Champalimaud descobriram que o espaço e o tempo são processados de forma diferente durante a locomoção pelo centro que controla esse processo. Descoberta pode abrir caminho a futuras terapias

Treino, treino, treino. No cérebro tudo passa por aí. É o treino para aprender a conduzir um automóvel ou andar de trotineta, para aprender a tocar piano, a equilibrar uma bola sobre a cabeça, ou a trepar por uma parede escarpada. E há uma zona específica no cérebro - o cerebelo - que regula e controla essa aprendizagem, e que, a cada novo desafio, responde com novos padrões locomotores. Agora, uma equipa de neurocientistas da Fundação Champalimaud deu mais um passo para a compreensão deste complexo sistema neuronal, e descobriu que o "onde" e o "quando" neste processo "são alcançados de forma diferente dentro do cerebelo", como diz Megan Carey, a investigadora que lidera a equipa que fez a descoberta.

Sim, é no cerebelo que está a chave deste processo, e o que a equipa do Centro Champalimaud conseguiu desvendar foi que "os dois lados do cérebro contribuem de maneira diferente para os componentes espaciais e temporais da aprendizagem [dos novos padrões locomotores] ", como explica, por seu turno, Dana Darmohray, a primeira autora do estudo, que é publicado hoje na revista científica Neuron.

Para chegar aqui, a equipa de Megan Carey no Centro Champalimaud desenvolveu uma engenhosa passadeira com duas faixas independentes para testar em ratinhos a adaptação a uma marcha num "terreno" que exige diferentes velocidades aos membros locomotores dos dois lados do corpo.

Na prática, os investigadores colocaram as duas faixas da passadeira a correr a velocidades diferentes e foram ver, graças a uma técnica de genética molecular, como os circuitos neuronais dos ratinhos reagiam à situação.

Já se sabia antes que nos seres humanos sujeitos a uma experiência semelhante bastam poucos minutos para que a simetria da locomoção seja recuperada, verificando-se uma adaptação rápida às diferentes velocidades impostas a cada uma das pernas. E nos ratinhos, como seria?

Para espanto dos investigadores, o processo não é muito diferente. "Ficámos surpreendidos com as notáveis semelhanças entre a aprendizagem locomotora humana e a dos ratinhos", comenta Megan Carey.

A explicação até acaba por ser simples: tal como nos humanos, também nos ratinhos esta aprendizagem depende do cerebelo, uma região do cérebro localizada na sua base, que controla a coordenação e as várias formas de aprendizagem motora. Além disso, tanto a aprendizagem humana como a dos ratinhos tem dois componentes distintos que se adaptam a ritmos diferentes: o espaço e o tempo.

Como diz, com algum humor, a coordenadora do estudo, "quando andamos, especialmente numa calçada portuguesa, temos de colocar os pés no lugar certo, no momento certo. Qualquer um destes componentes não chega por si só".

Usando a passadeira especial, a tal ferramenta de genética molecular para seguir os circuitos neuronais em direto e ainda um algoritmo de visão por computador que a mesma equipa já tinha desenvolvido anteriormente para poder monitorizar os movimentos das patas, do nariz e da cauda dos ratinhos durante a experiência, os investigares acabaram então por deslindar um pouco mais do processo.

Esperamos que, talvez um dia, as pistas descobertas com este sistema possam ser utilizadas para desenvolver novas abordagens terapêuticas para as pessoas

Concluíram assim que o controle dos dois parâmetros, o onde e o quando, é diferenciado no cerebelo. "Descobrimos que a aprendizagem espacial é prejudicada quando manipulamos a atividade neural em ambos os lados do cerebelo", e que, "pelo contrário, a aprendizagem temporal só é afetada quando a atividade neural é manipulada do lado mais rápido da passadeira", especifica Dana Darmohray.

No caso dos ratinhos, a equipa verificou que "enquanto os quatro membros contribuem para a aprendizagem espacial, a pata dianteira mais rápida deu uma contribuição única para a aprendizagem no tempo", e tudo isto em conjunto aponta para que "as aprendizagens de onde e quando colocar os pés são processadas separadamente no cérebro", sublinha a coordenadora do estudo.

No futuro, os investigadores esperam que as suas descobertas possam ter também aplicações em novas terapias para pessoas com problemas de locomoção e coordenação motora, decorrentes, por exemplo, de AVC (acidentes vasculares cerebrais).

Este tipo de passadeira já é utilizada como terapia de reabilitação em pessoas com padrões de marcha assimétricos, como os doentes que sofreram um AVC. E Megan Carey acredita que a descoberta "abre a excitante possibilidade de usar ferramentas genéticas para estudos como o cérebro aprende, no contexto do comportamento que é natural para ambas as espécies, e já é usado como uma terapia de reabilitação em pacientes humanos. Dadas as muitas semelhanças entre a aprendizagem dos ratinhos e a dos seres humanos esperamos, talvez um dia, que as pistas descobertas com este sistema possam ser utilizadas para desenvolver novas abordagens terapêuticas para as pessoas", conclui Megan Carey

Planos para o futuro? "A seguir, queremos descobrir como o cérebro separa os sinais sensoriais dos motores para calibrar o movimento no espaço e no tempo".

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