O que o Heck é um Claustrum?

Dada a sua natureza subjetiva, a consciência já é um tema controverso no mundo da ciência cerebral. Enquanto alguns neurocientistas duvidam que a consciência possa ser estudada, outros ainda se esforçam para identificar partes do cérebro que apoiem a consciência subjetiva. Em uma reunião de neurocientistas no dia 15 de fevereiro em Bethesda, Maryland, um anúncio impulsionou a busca para entender a consciência novamente. Uma equipe de neurocientistas liderada por Christof Koch identificou neurônios em uma região do cérebro relativamente obscura conhecida como o claustro que envia fibras distantes ao longo de todo o córtex cerebral, muito além do local em que se espera que façam o projeto. Um neurônio mostrado na apresentação envolveu o cérebro como uma "coroa de espinhos" com suas fibras colossais. De acordo com a Nature News, "Koch vê isso como evidência de que o claustrum poderia estar coordenando insumos e saídas em todo o cérebro para criar consciência".

A hipótese de que uma região do cérebro possa ocupar uma posição privilegiada como o porteiro central da consciência é certo para estimular o debate em uma comunidade que muitas vezes é cética de quase qualquer teoria da consciência, em primeiro lugar. Mas antes de explorar a plausibilidade dessa hipótese, o que diabos é um claustro?

Ao contrário dos amigos familiares, como o córtex cerebral, o cerebelo, a amígdala ou a medula, o claustro se sente como o vizinho misterioso em seu prédio que você nunca conheceu. Quando falamos sobre o claustro, nos referimos a uma folha extremamente fina de neurônios situados logo abaixo do lobo insular do córtex, o lobo escondido que só pode ser visto por um cirurgião se outras partes do córtex forem retiradas. A maioria, se não todos, os mamíferos têm um claustro. Mas, estranhamente, ninguém pode dizer o que o claustro faz ou porque é importante. A verdade assustadora é que nenhum cirurgião cerebral realmente pode dizer o que aconteceria se ele ou ela removeu esse manto fino de milímetros de neurônios do seu crânio.

O claustro é mostrado como uma folha azul abaixo do córtex.

Fonte: Grey's Anatomy / Wikimedia Commons

Isso é provável porque o claustro é muito estranhamente moldado para manipular ou lesionar facilmente. Cada cérebro tem dois claustra orientados ao longo de uma linha apontando da frente da cabeça para a parte de trás. Como uma panqueca desleixada preparada a pressa em uma viagem de acampamento, o claustum humano aparece como uma folha fina e complicada. Ao contrário da amígdala em forma de noz – uma estrutura pequena e compacta, cuja fronteira simples pode combinar facilmente o caminho traiçoeiro da morte do tecido após um acidente vascular cerebral – a estranha anatomia do claustro significa que não pode ser facilmente lesionada sem danificar muitas estruturas cerebrais vizinhas. Por esta razão, os médicos ainda não conhecem um paciente cuja lesão claustral ou lesão pode estar claramente associada a um déficit comportamental ou cognitivo. Além disso, os cientistas não podem facilmente lesionar o claustro de um animal sem danificar outras áreas do cérebro. Como resultado, nenhum experimento até o momento estabeleceu claramente um papel funcional para a anatomia mais curiosa do cérebro.

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Outro fato estranho sobre o claustro é a escassez de diferentes tipos de células. Comparado com a rica variedade de neurônios encontrados em outras partes do cérebro, como o córtex, o claustro apresenta apenas alguns tipos diferentes de neurônios. Dado esse fato, combinado com a amplitude do níquel do claustro, pode ser tentado a descartar o claustro como uma região do cérebro vestigial, uma estrutura anatômica como o apêndice humano que já não possui um propósito claro, continuamente reduzido geração após geração pelo parcimonioso mãos da seleção natural.

Mas há muita evidência de que a imagem acima está errada. O claustro do mouse transmite sua importância pela amplitude chocante de suas projeções que a equipe de Koch recentemente imaginou. Mas poderia o claustum humano ainda ser vestigial? Isso também é improvável. Um estudo de neuroimagem de humanos por Jack Van Horn e seus colegas da Universidade do Sul da Califórnia revelou que nenhuma outra estrutura cerebral de volume comparável tem tantas conexões anatômicas com outras estruturas cerebrais. Em outras palavras, o claustrum é como uma pequena estação de trem que, apesar do tamanho compacto, envia e recebe desvios e chegadas de um grande número de outras estações de trem. A conectividade extremamente alta do claustro sugere que é enganosamente importante em uma ou mais redes de cérebro. De fato, a entrada sensorial de quase todas as regiões do córtex chega ao claustro.

As conexões entre muitas outras regiões cerebrais e o claustro são mapeadas aqui em cores.

Fonte: Gattass et al., Frente. Syst. Neurosci., 07 de maio de 2014 (licença Creative Commons)

Dada esta imagem revisada do claustro – muito longe de um apêndice neural – uma nova falácia acena. Não é difícil imaginar o claustro como uma espécie de centro de comando do cérebro, seu interior alinhado com monitores de televisão exibindo toda a atividade do cérebro, enquanto um pequeno homem sorve a limonada e pressiona os botões. Estamos talvez mais atraídos para esta hipótese questionável por um relatório publicado de uma mulher com eletrodos inseridos profundamente em seu cérebro para tratar convulsões. A estimulação entregue por um eletrodo entre o claustum esquerdo e o córtex insular levou a mulher a perder a consciência, que ela recuperou após a finalização da estimulação. Uma vez que outros eletrodos posicionados nas proximidades não tiveram o mesmo efeito, este relatório de caso é a coisa mais próxima que os cientistas têm em um estudo de lesão apropriado do claustro.

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Então, o claustro é um centro de comando figurativo? Um conceito semelhante foi concebido pelo matemático e filósofo francês René Descartes, do século XVII. Descartes imaginou que havia algum ponto no cérebro onde todas as informações sensoriais se cruzam e uma alma eterna se senta e observa. De fato, ele imaginou que este lugar era a glândula pineal – uma pequena glândula endócrina no cérebro – dada a sua localização confortável e centralizada entre ambos os hemisférios cerebrais. Por esta razão, as teorias modernas que enfatizam uma parte do cérebro como um centro de comando ou alma são muitas vezes referidas como Teatros cartesianos . A metáfora de um homemzinho sentado dentro de um teatro no cérebro e observando uma exibição de todos os seus conteúdos é tentadora, mas sua lógica é circular. Como esse pequeno homem vê a exibição? Onde está o cérebro e como ele faz sentido do teatro à sua volta?

O cérebro tem um centro de comando privilegiado? Rene Descartes acreditava que o cérebro e a alma interagissem na glândula pineal.

Fonte: Rene Descartes (Wikimedia Commons)

Koch e seu falecido colega Francis Crick , co-descobridor da estrutura de dupla hélice do DNA, comentaram essa visão do claustro enfatizando que o claustro é mais provável que seja um condutor de orquestra do que um centro de comando. Cientistas como Crick e Koch que estudam consciência devem explicar por que a consciência se sente como uma coisa. Por exemplo, a forma, a cor e o tamanho de uma bola de basquete são processados ​​em diferentes áreas do cérebro, apesar do fato de que todas essas características estão integradas em um todo. Muitas teorias populares da consciência, como a Teoria Integrada da Informação de Giulio Tononi , enfatizam a necessidade de um cérebro que integra informações em muitas estruturas ou módulos para dar origem à consciência. Tononi e outros muitas vezes apontam para a coexistência de conexões anatômicas de longo alcance e curto alcance dentro do córtex cerebral como suporte a essa integração. Nesta visão, a responsabilidade de integrar a informação é distribuída através do córtex por uma teia de fibras diferentes. A consciência é auto-organizada no quadro desta teoria: não decorrentes de nenhum lugar ou módulo, mas sim as interações entre vários módulos cerebrais diferentes.

A idéia de que uma estrutura como o claustro serve um papel privilegiado como um condutor de orquestra, sincronizando e integrando a atividade entre os hemisférios cerebrais, parece apresentar um desafio sutil à imagem predominante do cérebro que enfatiza a auto-organização e a atividade distribuída. No entanto, mesmo que esse desafio dê mérito, é importante ressaltar que o claustro provavelmente será meramente necessário e não é suficiente para a consciência. Em outras palavras, a atividade distribuída de outras áreas do cérebro ainda é importante. O maestro pode ser necessário para a execução da orquestra, mas, é preciso dizer, ainda precisamos da orquestra para tocar a música!

Por enquanto, as teorias sobre a função do claustum continuam a ser especulativas. Embora nenhum estudo até o momento tenha demonstrado com rigor uma função para esta panqueca de forma estranha, uma possível abordagem seria a expressão de proteínas especiais chamadas opsins no claustro que desencadeiam atividade neural quando estimuladas pela luz. Desta forma, os neurocientistas poderiam iluminar a luz laser no claustum para excitar ou inibir os neurônios claustrais, provocando assim a separação de sua relação causal com diferentes comportamentos. Esta técnica, chamada optogenética , exigiria que os cientistas identifiquem primeiro uma impressão digital genética de genes expressos por neurônios claustrais antes que eles pudessem ser alvo de expressão de opsin.

Mesmo à luz do recente anúncio de Koch, a função desta estrutura cerebral incomum permanece misteriosa. No oceano do cérebro, há uma abundância de território inexplorado ainda por explorar. Para estudantes jovens que estudam o cérebro, muitas oportunidades para se fazer um nome para si mesmo esperam. Afinal, em relação à função, ainda não sabemos o que é um claustrum.

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Assista a conversa de Koch na reunião de iniciativa do BRAIN aqui (pular para 2:11:30).

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