Dissecando o cérebro, uma célula de cada vez

Estabelecendo uma linha de base unicelular para entender distúrbios cognitivos e doenças

Fonte: Arek Socha / Pixabay

Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências de Pequim abriram novos caminhos com seu trabalho recente examinando o córtex pré-frontal no nível de célula única durante o desenvolvimento fetal humano.

O córtex pré-frontal humano (CPF), uma área do cérebro que contém mais de um bilhão de células, é frequentemente reconhecido por seu papel na tomada de decisões, amplamente mencionado no contexto da maturidade adolescente (… ou falta dela). Estudos de neuroimagem sugerem fortemente que nosso CPF ainda está se desenvolvendo até os 20 anos, o que faz sentido quando nos perguntamos: “Por que esses jovens de 15 anos se desafiam para comer Tide Pods?”

• Auto-Aprimoramento e o Apocalipse
• Você é a dama de vermelho? Aqui está como as pessoas vêem você
• Dieta cetogênica promissora para a doença de Alzheimer
• Como mudar as mentes das pessoas
• 3 novas abordagens para se preocupar melhor

Nosso PFC é essencial para a cognição de ordem superior, incluindo a memória operacional e o funcionamento socioemocional, à medida que continua a desenvolver novas conexões e modificações em seus circuitos à medida que envelhecemos. Populações de células funcionais primeiro surgem e migram através do PFC em desenvolvimento no útero , mas as mudanças moleculares subjacentes a esse estágio inicial do desenvolvimento permaneceram amplamente desconhecidas, em parte devido à dificuldade em definir com precisão quais tipos de células residem no córtex pré-frontal. muito mais complexo do que parece.

A equipe de pesquisa sediada em Pequim, liderada em parte pelo Dr. Xiaoqun Wang, não apenas analisou a expressão gênica de mais de 2.300 células individuais no CPF, mas investigou as trajetórias de desenvolvimento dessas células desde a semana gestacional 8 até 26 (todo o trabalho foi feito em acordo com o Comitê de Ética em Estudos Reprodutivos da Universidade de Pequim).

• A Inteligência Geral Artificial é um Padrão Matemático?
• Ácidos graxos essenciais ômega-3 para TDAH
• Ficando mais velho não pára a gênese de novas células cerebrais
• Chocolate: Glorify ou Demonize?
• Os benefícios do chocolate escuro para sua visão

Fonte: Gerd Altmann / Pixabay

Usando o sequenciamento de RNA de célula única, uma técnica que permite aos cientistas determinar quais genes estão sendo expressos em cada célula (com base nas transcrições presentes), os pesquisadores identificaram seis classes principais de células no PFC humano em desenvolvimento e 35 subtipos dentro dessas classes. Ao fazê-lo, eles não apenas ilustraram a diversidade de tipos de células no CPF humano, indicando a complexidade celular subjacente à cognição humana, mas também descobriram novos marcadores genéticos de células progenitoras neurais (NPCs). Os NPCs são células que não apenas têm a capacidade de se auto-replicar, mas também se diferenciam para se tornarem tipos celulares mais especializados, por exemplo, as células gliais essenciais, porém um tanto enigmáticas, dentro do cérebro.

Descobrir esses marcadores não apenas mostrou a heterogeneidade dentro dos NPCs – forneceu aos cientistas uma ferramenta adicional para investigar como um tipo de célula dá origem ao próximo e permite que circuitos neurais importantes se formem ao longo do desenvolvimento fetal.

O CPF tem sido implicado nos principais déficits cognitivos e distúrbios do neurodesenvolvimento, incluindo a esquizofrenia. No caso da esquizofrenia, as mudanças são vistas na estrutura e função do CPF, em parte devido ao afinamento do córtex. A equipe de pesquisa foi capaz de delinear quando os neurônios excitatórios e inibitórios, células do CPF ligadas a distúrbios como esquizofrenia e autismo, aparecem pela primeira vez e amadurecem. Compreender como e quando estes tipos de células surgem poderia fornecer a base para o desenvolvimento de terapias para estes e defeitos neurológicos relacionados.

Esta equipe, sediada em Pequim, não foi a primeira a explorar o cérebro humano em um único nível celular, e certamente não será o último. Os pesquisadores estão trabalhando continuamente para otimizar como eles coletam informações em diferentes regiões do cérebro, em diferentes estágios de desenvolvimento, criando um modelo de referência completo para estudar as bases moleculares da experiência humana, desde a formação da memória até a doença neurodegenerativa. À medida que os métodos de alto rendimento se tornam mais comuns, novas descobertas continuam a nos aproximar da compreensão da paisagem incrivelmente assustadora, mas bela, que é o cérebro humano.