AS REDES NEURAIS: POR QUE CÉREBROS MAIORES SÃO MAIS SUSCETÍVEIS A DOENÇAS MENTAIS.

Em seres humanos e outros mamíferos, o córtex cerebral é responsável pelas funções cognitivas, sensoriais e motoras. Compreender a organização das redes neuronais no córtex deve fornecer insights sobre os cálculos que ele realiza. Uma publicação de estudo recentemente feita na revista de acesso aberto PLoS Biology mostra que a arquitetura global das redes corticais em primatas (com cérebros grandes) e roedores (com cérebros pequenos) é organizada por princípios comuns. Apesar das invariâncias gerais da rede, os cérebros de primatas têm conexões de longa distância muito mais fracas, o que poderia explicar por que grandes cérebros são mais suscetíveis a certas doenças mentais, como esquizofrenia e doença de Alzheimer.

cérebro Macaque mostrando a rede inter-areal. Os nós correspondem aproximadamente a superfícies reais, a espessura das linhas proporcional ao logaritmo do número de axónios. Crédito: Szabolcs Horvát; CCAL

Cérebro de macaco mostrando a rede inter-areal. Os nós correspondem aproximadamente a superfícies reais, a espessura das linhas proporcional ao logaritmo do número de axônios. Crédito: Szabolcs Horvát; CCAL

Em trabalhos anteriores, Zoltán Toroczkai, da Universidade de Notre-Dame, EUA, Mária Ercsey-Ravasz, de Babes-Bolyai na Romênia e Henry Kennedy da Universidade de Lyon, França, e colegas combinaram um estudos de rastreamento em macacos, que visualizam conexões no cérebro, com a teoria de rede para mostrar que a estrutura de rede cortical nestes primatas é regida pela chamada regra de posicionamento exponencial (RPE).

A RPE descreve uma relação consistente entre distâncias e força de ligação. Consistente com os resultados de rastreio, a RPE prevê que há muito menos axônios de longo alcance (fibras nervosas que funcionam como linhas de transmissão do sistema nervoso) do que as curtas, o que pode ser quantificado por uma equação matemática. No nível das áreas corticais (tais como córtex visual ou córtex auditivo) examinados pelos estudos de rastreamento, isso significa o quão mais próximas duas áreas são umas com as outras, e que existem mais conexões entre elas.

Neste estudo, os investigadores compararam as características das redes corticais, no macaco – um mamífero com um grande córtex – com os do rato, com a seu córtex muito menor. Eles usaram dados detalhados de rastreamento para quantificar conexões entre áreas funcionais, e os que se formam a base para a análise. Apesar das diferenças substanciais no tamanho do córtex entre as espécies e outras aparentes diferenças na organização do córtex, eles descobriram que as características estatísticas fundamentais de todas as redes seguiu a RPE.

Com base nestes resultados, os pesquisadores acreditam que a RPE descreve um princípio de concepção eficaz, que permanece constante durante a evolução de cérebros de mamíferos de tamanhos diferentes. Eles apresentam argumentos matemáticos que suportam a aplicabilidade universal da RPE como um princípio que rege a conectividade cortical, bem como de assistência técnica experimental a partir de experimentos consolidando uma alta resolução em pequenas áreas do cérebro de macacos, ratos e lêmures-rato (um primata com uma muito cérebro pequeno).

Em seus resultados, os investigadores “sugerem que o RPE desempenha um papel fundamental em todos os mamíferos para otimizar o layout da rede cortical inter-areal permitindo que animais com cérebros maiores possam manter a eficiência de comunicação combinado com o aumento do número de neurônios”.

Como o RPE prevê, e os dados de rastreamento confirmam, conexões neuronais enfraquecem exponencialmente com a distância. Assumindo que a RPE pode ser aplicada a todos os cérebros de mamíferos, isto sugere que as ligações de longa distância podem ser bastante fracas no córtex humano, o que é aproximadamente cinco vezes maior do que em macacos. Se for verdade, dizem os pesquisadores, pode-se especular que o baixo peso de conexões de longo alcance humanos pode contribuir para um aumento da suscetibilidade a síndromes de desconexão, como têm sido propostos para a doença de Alzheimer e esquizofrenia”.

Jornal Referência:
1. Szabolcs Horvát, Răzvan Gămănuț, Mária Ercsey-Ravasz, Loïc Magrou, Bianca Gămănuț, David C. Van Essen, Andreas Burkhalter, Kenneth Knoblauch, Zoltán Toroczkai, Henry Kennedy. Spatial Embedding and Wiring Cost Constrain the Functional Layout of the Cortical Network of Rodents and Primates. PLOS Biology, 2016; 14 (7): e1002512 DOI: 10.1371/journal.pbio.1002512

Fonte: Science Daily

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