Por que o cerebelo humano é manchete de notícias?

O gene Neanderthal PHLPP1 pode desencadear maior mielinização no cerebelo humano.

Essa imagem mostra que uma das características que distingue os humanos modernos (à direita) dos neandertais (à esquerda) é a forma globular da caixa craniana.

Fonte: Philipp Gunz (CC BY-NC-ND 4.0)

Ontem, o New York Times publicou um artigo, “Crânios mais estreitos, cérebros oblongos: como o DNA neandertal ainda nos molda”, de Carl Zimmer. Esta cobertura de notícias coloca algumas novas informações fascinantes sobre o cerebelo humano (latim para “pequeno cérebro”) no centro das atenções.

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Este relatório do NYT é baseado em um novo estudo, “Introgression Neandertal lança luz sobre Globularidade Endocranial Humana Moderna”, por Philipp Gunz e colegas publicaram 13 de dezembro na Current Biology. Como Zimmer descreve, esta pesquisa oferece uma “visão sem precedentes sobre as mudanças genéticas que influenciam a evolução do cérebro humano”.

A CNN, o Independent, Daily Mail.com e outras agências de notícias em todo o mundo também cobriram o recente estudo de Gunz et al. O cerebelo é um tópico de neurociência de tendência. Com base na onda de cobertura, parece que o “pequeno cérebro” está prestes a se tornar um queridinho da mídia.

No início deste ano, escrevi um post do Psychology Today , “A Evolução da Forma Moderna do Cérebro Humano Ligada a Lóbulos Parietais e Cerebelo”, com base em outro estudo (2018) de Gunz e colegas do Departamento de Evolução Humana do Instituto Max Planck para Antropologia Evolucionária.

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Este artigo, “A Evolução da Forma do Cérebro Humano”, relatou que os crânios humanos modernos tornaram-se mais globulares do que o alongado crânio de Neanderthal em forma de bola de rugby devido à rápida expansão dos lóbulos parietais e abaulamento do cerebelo. Os seres humanos modernos têm uma caixa craniana de formato globular, com uma fossa craniana posterior arredondada e expandida na parte de trás do crânio que abriga o cerebelo, e maior osso parietal como visto no gráfico abaixo.

Diferenças de formas endocranianas entre neandertais e humanos modernos

Fonte: “Introgressão Neandertal ilumina a globularidade endocranial humana moderna” por Gunz et al. (Biologia Atual, 2018)

Notavelmente, o estudo mais recente de Gunz et al. identifica, pela primeira vez, que humanos modernos que carregam dois fragmentos de DNA de Neanderthal (UBR4 e PHLPP1) têm cabeças ligeiramente menos arredondadas do que o Homo sapiens que não carregam esses genes de Neanderthal.

Os pesquisadores suspeitam que a expressão neural desses dois genes em humanos modernos esteja ligada à neurogênese (nascimento de novos neurônios) na região do putâmen dos gânglios da base e à mielinização mais robusta no cerebelo. “Ambas as regiões do cérebro recebem entrada direta do córtex motor e estão envolvidas na preparação, aprendizagem e coordenação sensório-motora dos movimentos. Os gânglios da base também contribuem para diversas funções cognitivas, na memória, na atenção, no planejamento, no aprendizado de habilidades e, potencialmente, na evolução da fala e da linguagem ”, disse Philipp Gunz em um comunicado.

De todas as reportagens na grande mídia eu li sobre a última pesquisa do Neanderthal UBR4 / PHLPP1 nesta manhã, a passagem abaixo do artigo do Times de Carl Zimmer resume os achados de Gunz et al. mais sucintamente:

Essas descobertas sugerem que o PHLPP1 e o UBR4 evoluíram para funcionar de maneira diferente nos cérebros humanos modernos. A versão humana moderna do PHLPP1 pode ter produzido mielina extra no cerebelo. E nossa versão do UBR4 pode ter feito os neurônios crescerem mais rapidamente no putâmen. Por que essas mudanças? Simon Fisher, co-autor do novo estudo no Instituto Max Planck de Psicolinguística na Holanda, especulou que os humanos modernos desenvolviam poderes mais sofisticados de linguagem. Eles também podem ter se tornado melhores em criar ferramentas. “Coisas como uso de ferramentas e articulação da fala são altamente dependentes do circuito motor”, disse o Dr. Fisher. Ambos exigem que o cérebro envie comandos rápidos e precisos aos músculos. E pode não ser coincidência que o cerebelo e o putâmen sejam partes cruciais de nosso circuito motor – as mesmas regiões que ajudaram a mudar a forma geral do cérebro humano moderno.

A versão on-line deste artigo do New York Times inclui um deslumbrante vídeo de 13 segundos em 3D de um crânio de Neanderthal e um moderno crânio humano girando lado a lado no espaço negativo.

“Não sabemos exatamente o que o cerebelo [humano] está fazendo. Mas o que quer que esteja fazendo, está fazendo muito disso. ”- Richard M. Bergland, MD (neurocientista do século 20, neurocirurgião e autor de The Fabric of Mind )

Na última década, tenho tentado (com o mínimo de sucesso) despertar a curiosidade do público em geral sobre o maravilhoso e enigmático cerebelo. Basta dizer que ler uma pilha de artigos publicados por algumas das agências de notícias mais influentes desta manhã – todos mencionando detalhes aparentemente complicados sobre o cerebelo – colocou-me na nuvem nove. Tenho certeza de que, se meu falecido pai, Richard Bergland (1932-2007) estivesse vivo para testemunhar essa pesquisa de ponta sendo entregue a um grande número de leitores, ele também estaria à beira da lua.

Quando meu pai morreu em 2007, fiz uma promessa de manter minhas antenas prontas para qualquer nova pesquisa que pudesse avançar nossa compreensão de “o que quer que” o misterioso cerebelo humano esteja “fazendo muito” em sua homenagem.

Curiosamente, o cerebelo humano é apenas cerca de 10% do volume total do cérebro, mas contém a maioria dos neurônios totais do cérebro. Embora números específicos sejam discutíveis, estima-se que o cerebelo humano abrigue 101 bilhões de neurônios (Andersen et al., 1992), enquanto o córtex cerebral detém aproximadamente 21 a 26 bilhões de neurônios (Pelvig et al., 2008).

Com base nessa distribuição surpreendentemente desproporcional de neurônios – e no fato de meu pai observar regularmente déficits cognitivos em pacientes neurocirurgiões com função cerebelar atípica – ele desenvolveu um “palpite educado” de que o cerebelo humano estava envolvido com muito mais do que apenas controle motor ajustado. e coordenação. ( Cerebelo é a palavra irmã para cerebral e significa “relacionar-se com ou localizado no cerebelo”).

Dito isto, porque tem sido bem estabelecido há séculos que o cerebelo desempenha um papel central no ajuste fino dos movimentos e coordenação muscular, era um acéfalo fazer das funções cerebelares o foco central do meu primeiro livro, The Athlete’s Way (St Imprensa de Martin). Enquanto escrevia este manuscrito, meu pai me ajudou a criar um modelo baseado no cerebelo e no cerebelo que chamamos de “cérebro para baixo do cérebro”. (Veja, “O Raciocínio: Uma Hipótese Sempre em Mudança”, que explorou funções motoras bem conhecidas com algumas funções não motoras hipotéticas – do cerebelo.)

Meu pai faleceu quatro meses depois que o livro em que colaboramos foi publicado. Desde então, fiz o melhor que pude para atualizar as hipóteses do pai sobre o cerebelo com base nos últimos resultados baseados em evidências. Independentemente de quão esotérico possa parecer um novo estudo sobre o cerebelo para o leitor em geral, como um blogueiro, tento informar sobre todos os estudos cerebelares significativos publicados em um periódico revisado por pares. Meu objetivo de longo prazo é curar uma linha do tempo detalhada de como a pesquisa de ponta sobre o cerebelo progrediu ao longo do início do século 21 para a posteridade.

Para ficar por dentro de todas as pesquisas mais recentes sobre esse tópico, monitorei três palavras-chave: “cerebelo”, “cerebelo” e “células Purkinje”, usando o Alertas do Google. Essa tríade de palavras relacionadas ao “pequeno cérebro” surgiu regularmente durante conversas com meu pai sobre como o cérebro todo funciona. Hoje em dia, mantenho um diálogo sobre o cerebelo com especialistas da área (como Jeremy Schmahmann) por e-mail, correspondência, Twitter e outras plataformas de mídia social.

A notícia do Cerebellum é um tópico popular em plataformas de mídia

Normalmente, recebo uma mensagem de alerta do Google relacionada a uma das palavras relacionadas ao cerebelo mencionadas acima uma vez por semana. Dito isso, no mês passado, houve duas vezes em que minha caixa de entrada foi inundada por um tsunami de notícias recentes sobre o fato de o cerebelo estar coberto por uma ampla gama de meios de comunicação.

A primeira vez que isso aconteceu foi no final de outubro, depois que a NPR relatou um estudo sobre o cerebelo por Scott Marek e colegas (2018) na Faculdade de Medicina da Universidade de Washington em St. Louis. Esta pesquisa foi anunciada pela primeira vez em um comunicado de imprensa com um título cativante: “O Centro de Controle de Qualidade da Mente Encontrado na Área do Cérebro Longamente Ignorada: Verifica o Cerebelo e Corrige Pensamentos, Movimento” e pegou fogo selvagem na mídia. (Veja, “3 razões pelas quais o ‘pequeno cérebro’ pode se tornar a próxima grande coisa”.)

A segunda notícia do cerebelo disparou os alarmes via Alertas do Google, iniciada ontem à tarde com o último estudo de Philipp Gunz e colegas. O mais provável é que, nos próximos dias, vários outros veículos divulguem esses achados de DNA de Neandertal.

Graças à inovadora pesquisa interdisciplinar de equipes de colaboração em todo o mundo, como Gunz et al., Estamos resolvendo lentamente os muitos enigmas do cerebelo humano. Espera-se que um aumento na cobertura da mídia sobre o “pequeno cérebro” se traduza em fundos que mantenham toda essa pesquisa pioneira em cerebelo fortalecida.

Referências

Philipp Gunz, Amanda K. Tilot, Katharina Wittfeld, Alexander Teumer, Chin Yang Shapland, Theo GM van Erp, Michael Dannemann, Benjamin Vernot, Simon Neubauer, Túlio Guadalupe, Guillén Fernández, Han G. Brunner, Wolfgang Enard, James Fallon, Norbert Hosten, Uwe Völker, Antonio Profico, Fábio Di Vincenzo, Giorgio Manzi, Janet Kelso, Beate St. Pourcain, Jean-Jacques Hublin, Barbara Franke, Svante Pääbo, Fabio Macciardi, Hans J. Grabe, Simon E. Fisher. “A introgressão neandertal lança luz sobre a globularidade endocranial humana moderna”. Current Biology (Publicado pela primeira vez em 13 de dezembro de 2018) DOI: 10.1016 / j.cub.2018.10.065

Simon Neubauer, Jean-Jacques Hublin e Philipp Gunz. “A Evolução da Forma do Cérebro Humano”. Science Advances (Primeira publicação: 24 de janeiro de 2018) DOI: 10.1126 / sciadv.aao5961