A adolescência é uma fase definidora não apenas para o crescimento social e físico, mas também para o desenvolvimento do cérebro. Durante esse período, habilidades mentais avançadas, como planejamento, raciocínio e tomada de decisões, começam a amadurecer. No entanto, os cientistas ainda não têm uma compreensão completa de como as redes complexas do cérebro são formadas durante este período crítico.
No centro do desenvolvimento do cérebro estão as sinapses – conexões funcionais entre neurônios que permitem que a informação flua através do cérebro. Durante décadas, os pesquisadores acreditaram que o número de sinapses aumentava continuamente durante a infância e depois diminuía durante a adolescência. Esta ideia levou à teoria amplamente aceita de que a “poda sináptica” excessiva, o processo de remoção de conexões fracas ou não utilizadas, pode contribuir para condições neuropsiquiátricas. A esquizofrenia, que pode envolver alucinações, delírios e pensamento desorganizado, tem sido frequentemente associada a este processo.
Nova pesquisa desafia uma teoria de longa data
Uma equipa de cientistas da Universidade de Kyushu descobriu agora evidências que questionam esta visão de longa data. Em um estudo publicado pelo Dr. A ciência avança No dia 14 de janeiro, os pesquisadores descobriram que o cérebro do adolescente não elimina apenas conexões. Em vez disso, cria aglomerados de sinapses novas e compactas em partes específicas do neurônio neste estágio de desenvolvimento.
“Não viemos estudar distúrbios cerebrais”, disse Takeshi Imai, professor da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade de Kyushu. “Depois de desenvolver uma ferramenta de alta resolução para análise sináptica em 2016, observamos o córtex cerebral do rato por curiosidade. Além de ver a beleza das estruturas neuronais, ficamos surpresos ao descobrir um ponto de acesso de alta densidade de espinhas dendríticas, até então desconhecido, onde minúsculos neurônios Há pequenas partes.”
Amplie uma camada cerebral importante
O córtex cerebral consiste em seis camadas que trabalham juntas para formar circuitos neurais altamente complexos. Imai e seus colegas concentraram-se nos neurônios da camada 5, que coletam informações de muitas fontes e enviam sinais para fora como a saída final do córtex. Devido a esse papel, esses neurônios atuam como um ponto central de controle de como o cérebro processa as informações.
Para estudar essas células em detalhes, a equipe usou SeeDB2 – um agente de limpeza de tecidos desenvolvido pela equipe de Imai – juntamente com microscopia de super-resolução. Essa combinação permitiu aos pesquisadores examinar o tecido cerebral transparente e mapear as espinhas dendríticas em todos os neurônios da camada 5 pela primeira vez.
Um ponto de acesso de sinapse que aparece durante a adolescência
O mapeamento detalhado revelou um padrão inesperado. Uma certa parte do dendrito tem uma concentração incomumente densa de espinhas dendríticas, que os pesquisadores chamam de “ponto quente”. Análises mais aprofundadas mostraram que este ponto crítico não permanece no início da vida, mas surge durante a adolescência.
Para identificar quando essa mudança ocorre, a equipe acompanhou a distribuição dos espinhos em vários estágios de desenvolvimento. Em camundongos com duas semanas de idade, antes do desmame, as espinhas dendríticas estavam distribuídas de maneira relativamente uniforme pelos neurônios. Entre três e oito semanas de idade, período que se estende desde a infância até a adolescência, a densidade da coluna aumenta acentuadamente em regiões únicas dos dendritos apicais. Com o tempo, esse crescimento local resulta em um denso ponto de acesso de sinapses.
“Esses resultados sugerem que a bem estabelecida hipótese da ‘poda sináptica adolescente’ precisa ser reconsiderada”, diz Imai.
Links para esquizofrenia e distúrbios cerebrais
A descoberta poderia ajudar a explicar como certas doenças cerebrais se desenvolvem. “Embora a poda sináptica ocorra amplamente através dos dendritos, a formação de sinapses também ocorre em segmentos dendríticos específicos durante o desenvolvimento cortical do adolescente. A interrupção deste processo pode ser a causa raiz de pelo menos algumas formas de esquizofrenia”, disse Ryo Egashira, primeiro autor do estudo e estudante de pós-graduação na Universidade de Kyushu. gerenciado por
Para explorar esta ideia, os investigadores testaram ratos com mutações em genes associados à esquizofrenia, incluindo Setd1a, Hivep2 e Grin1. O desenvolvimento inicial geralmente é observado com espessamento da medula espinhal duas ou três semanas após o nascimento. Durante a adolescência, entretanto, a formação de sinapses é significativamente reduzida, impedindo o desenvolvimento adequado de hotspots.
Durante muitos anos, a esquizofrenia foi vista como uma condição causada principalmente pela perda excessiva de sinapses. Estas descobertas sugerem uma possibilidade diferente de que problemas com a formação de novas sinapses durante a adolescência possam desempenhar um papel importante. Ainda assim, os investigadores enfatizaram que a sua investigação se concentrou apenas em ratos, e permanece incerto se o mesmo processo ocorre em primatas ou em humanos.
Olhando para o futuro, para a pesquisa sobre o desenvolvimento do cérebro
“No futuro, esperamos identificar quais regiões do cérebro estão fazendo essas novas conexões sinápticas durante a adolescência”, disse Imai. “Isso nos dirá quais circuitos estão realmente sendo formados durante esta janela de desenvolvimento. Compreender como e quando essas conexões são formadas pode avançar nosso conhecimento tanto do desenvolvimento do cérebro quanto dos mecanismos subjacentes aos distúrbios neuropsiquiátricos.”
