Muitas conexões sinápticas em Cerebellum criam problemas
Um novo estudo em detrimento de muitas conexões sinápticas no cerebelo do mouse por neurocientistas na Escola de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis corrobora a pesquisa humana anterior sobre distúrbios do espectro do autismo (ASD) e do cerebelo. Os pesquisadores descobriram que ratos com genes associados ao autismo que apresentavam muitas sinapses cerebelares também tiveram tremenda dificuldade em aprender novas habilidades motoras. ( Cerebelar é a palavra da irmã para o cerebral e significa "relacionar-se ou localizar no cerebelo").
Os cientistas da Universidade de Washington especulam que ter muitas conexões cerebelares sinápticas interrompe a comunicação dentro do cerebelo, que poderia estar na raiz do autismo. Essas descobertas foram publicadas on-line, 2 de novembro, na revista Nature Communications .
Para este estudo, os pesquisadores se concentraram em um gene específico associado ao autismo chamado "ubiquitina RNF8", que regula o número de conexões sinápticas no cerebelo. Os ratos jovens sem o gene RNF8 desenvolveram muitas conexões sinápticas no cerebelo. Ao longo do tempo, os pesquisadores realizaram uma série de experimentos de aprendizagem sobre esses camundongos em comparação com outros ratos com o gene RNF8.
O cerebelo é responsável pelo controle e equilíbrio do motor de ajuste fino. Notavelmente, os ratos jovens, com e sem o gene cerebelar RNF8, não apresentaram problemas óbvios com seus movimentos regulares: quando eles escorreram em torno de suas gaiolas, todos os ratos pareciam estar coordenados.
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No entanto, em uma descoberta surpreendente, quando os pesquisadores testaram especificamente a habilidade de todos os camundongos para aprender novas habilidades motoras, como um teste de piscar olho ou realizar um ato de equilíbrio em um cilindro de rolamento, os ratos sem o gene RNF8 e demais As conexões sinápticas tornaram-se incomodadas e falharam miseravelmente. Por outro lado, os ratos com o gene RNF8 e menos conexões sinápticas no cerebelo dominaram rapidamente essas novas habilidades motoras.
Em um comunicado, o autor principal Azad Bonni, que dirige o Departamento de Neurociências da Faculdade de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis e é diretor do Bonni Lab, disse:
"Este estudo levanta a possibilidade de que haja muitas sinapses no cérebro de pacientes com autismo. Você pode pensar que ter mais sinapses faria o cérebro funcionar melhor, mas isso não parece ser o caso. Um número crescente de sinapses cria uma falta de comunicação entre os neurônios no cérebro em desenvolvimento que se correlaciona com deficiências na aprendizagem, embora não saibamos como ".
Embora o vínculo causal entre o cerebelo eo autismo permaneça enigmático, inúmeros outros estudos humanos e animais correlacionaram a conectividade funcional atípica e as anormalidades estruturais do cerebelo com o autismo.
Até recentemente, a maioria dos especialistas médicos achava que o cerebelo só estava envolvido com habilidades motoras de afinação, manutenção do equilíbrio e a memória muscular necessária para fazer coisas como andar de bicicleta. No entanto, há evidências crescentes de que o cerebelo pode ajudar a ajustar nossos pensamentos e emoções do mesmo modo que melhora seus movimentos motores, como Jeremy Schmahmann da Harvard Medical School postula em sua hipótese "Dysmetria do Pensamento".
O darwinismo neuronal e a poda das sinapses são fundamentais para a neuroplasticidade
Durante o desenvolvimento da primeira infância, o andaime é estabelecido dentro e entre várias regiões em todo o cérebro – que inclui ambos os hemisférios do cerebelo (latino para "cérebro pequeno") e ambos os hemisférios do cérebro (latino para "cérebro"). Isso cria uma base estrutural para futuras redes neurais que serão podadas através do darwinismo neural ou fortificadas através de um processo sináptico de "fogo e fio". Idealmente, o cérebro aprisiona conexões sinápticas redundantes para reduzir a desordem e agilizar a função cerebral, otimizando a fluidez do pensamento e do movimento.
O pressuposto comum de que ter mais disparos de sinapses sempre implica uma melhor função cerebral é um neuromyth. De fato, como mencionado anteriormente, ter muitas conexões neurais e formações sinápticas parece impedir o aprendizado motor, enquanto a diminuição da atividade neural ao dominar uma nova habilidade é correlacionada com a aprendizagem mais rápida.
Em 2014, um estudo do Centro Médico da Universidade de Chicago identificou que um mau funcionamento no processo de poda de células de Purkinje dentro do cerebelo estava correlacionado com uma capacidade reduzida de aprendizado motor em camundongos jovens. Usando um modelo de mouse de autismo, os pesquisadores identificaram que a capacidade das células de Purkinje para deprimir a conectividade sináptica foi bastante reduzida nos transtornos do autismo. As células de Purkinje fortalecem ou deprimem a eficácia de suas sinapses. A inibição das células de Purkinje é a chave para dominar habilidades complexas de motor ajustado, como tocar um instrumento musical, servir uma bola de tênis, tocar natilografando sem olhar para o teclado, etc.
Curiosamente, a hiperatividade das células de Purkinje em camundongos e humanos está ligada à poda sináptica prejudicada no cerebelo. Os pesquisadores do UChicago também concluíram que muita conectividade sináptica impediu a capacidade do cerebelo de ajustar automaticamente os movimentos musculares necessários para o aprendizado motor fluido e coordenado.
Em uma declaração, o autor sênior do estudo, Christian Hansel, professor de neurobiologia da Universidade de Chicago e fundador do Hansel Lab, disse:
"Identificamos anormalidades sinápticas que podem desempenhar um papel em problemas motores tipicamente vistos em crianças com autismo. O autismo às vezes é descrito como síndrome mundial intensa – muitas conexões excitatórias muito fortes que levam a uma entrada sensorial aprimorada. Os resultados do nosso estudo podem esclarecer esse fenômeno. A poda sináptica ineficiente parece ser um motivo comum no autismo ".
Na mesma linha, em um estudo de 2015, os neurocientistas cognitivos da Universidade Estadual de San Diego (SDSU) identificaram que a conectividade funcional entre o cerebelo e o córtex motor cerebral estava "sobreconectada" em crianças e adolescentes com distúrbios do espectro autista.
Os pesquisadores do SDSU também descobriram que a sobreconectividade entre as regiões sensoriais do cerebelo e do cérebro interromperam a aprendizagem e a cognição. Parece que as linhas de comunicação neural em crianças com ASD podem ser monopolizadas por conexões sensório-motoras antes que a conectividade funcional cognitiva de ordem superior tenha a chance de se integrar com outras redes de comunicação em todo o cérebro.
Estes são tempos emocionantes para a pesquisa cerebelar. A tecnologia de ponta está começando a ajudar os neurocientistas a descriptografar o papel misterioso que o cerebelo desempenha na função geral do cérebro, aprendizagem motora e cognição. Dito isto, é necessário muito mais pesquisas antes de entendermos de verdade como as conexões cerebelares sinápticas influenciam os distúrbios do espectro do autismo e facilitam a aprendizagem. Fique atento para pesquisas empíricas mais avançadas sobre o cerebelo.
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