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MADRID 3 set. (EUROPA PRESS) -
O primeiro mapa completo da atividade cerebral foi revelado graças a uma grande colaboração internacional de neurocientistas, liderada por pesquisadores do International Brain Laboratory (IBL).
Suas descobertas foram publicadas em dois artigos na 'Nature', revelando informações sobre como a tomada de decisões se desenvolve em todo o cérebro de camundongos com resolução de uma única célula.
Esse mapa de atividade cerebral desafia a visão hierárquica tradicional do processamento de informações no cérebro e demonstra que a tomada de decisões é distribuída em muitas regiões de forma altamente coordenada.
Esta é a primeira vez que se produz um mapa completo, em todo o cérebro, da atividade de neurônios individuais durante a tomada de decisões. A escala não tem precedentes, com mais de meio milhão de neurônios registrados em camundongos de 12 laboratórios, abrangendo 279 áreas cerebrais que, juntas, representam 95% do volume do cérebro do camundongo.
"A atividade de tomada de decisão e, em particular, a recompensa, iluminaram o cérebro como uma árvore de Natal", exemplifica o professor Alexandre Pouget, cofundador do IBL e líder do grupo na Universidade de Genebra (Suíça).
O mapa do cérebro foi possível graças a uma grande colaboração internacional entre neurocientistas de várias universidades da Europa e dos Estados Unidos. Lançado oficialmente em 2017, o IBL introduziu um novo modelo de colaboração em neurociência que usa um conjunto padronizado de ferramentas e canais de processamento de dados compartilhados em vários laboratórios, garantindo a reprodutibilidade dos dados. Essa abordagem visionária, apoiada pela Wellcome e pela Simons Foundation, é inspirada em colaborações de grande escala em física e biologia, como o CERN e o Projeto Genoma Humano.
Dessa forma, pesquisadores de 12 laboratórios usaram eletrodos de última geração para registros neurais simultâneos, chamados de sondas Neuropixels, para medir a atividade cerebral enquanto os ratos realizavam uma tarefa de tomada de decisão. Na tarefa, um mouse fica em frente a uma tela e uma luz é ligada à esquerda ou à direita. O mouse responde movendo uma pequena roda na direção certa para receber uma recompensa.
Entretanto, em alguns testes, a luz é tão fraca que o animal precisa adivinhar para que lado deve girar a roda. O rato usa a frequência com que a luz apareceu anteriormente à esquerda ou à direita para ajudá-lo a adivinhar. Esses testes desafiadores, portanto, permitiram que os pesquisadores estudassem como as expectativas anteriores influenciam a percepção e a tomada de decisões.
O primeiro artigo, "A brain map of neural activity during complex behaviour" (Um mapa cerebral da atividade neural durante o comportamento complexo), mostrou que os sinais de tomada de decisão estão surpreendentemente distribuídos por todo o cérebro, e não localizados em regiões específicas. Isso se soma a um número crescente de estudos que desafiam o modelo hierárquico tradicional da função cerebral e enfatizam que há uma comunicação constante entre as áreas do cérebro durante a tomada de decisões, o início do movimento e até mesmo a recompensa. Essa atividade cerebral significa que os neurocientistas precisarão adotar uma abordagem mais holística e abrangente do cérebro ao estudar comportamentos complexos no futuro.
O segundo artigo, "Whole-brain representations of prior information" (Representações de informações prévias em todo o cérebro), aponta que as expectativas prévias, crenças sobre o que provavelmente acontecerá com base em nossa experiência recente, são codificadas em todo o cérebro. Surpreendentemente, essas expectativas não são encontradas apenas em áreas cognitivas, mas também em áreas cerebrais que processam informações sensoriais e controlam ações.
Por exemplo, as expectativas são codificadas até mesmo em áreas sensoriais primitivas, como o tálamo, o primeiro transmissor do cérebro para informações visuais do olho. Isso corrobora a ideia de que o cérebro atua como uma máquina de previsão, mas com expectativas codificadas em várias estruturas cerebrais que desempenham um papel central na orientação das respostas comportamentais. Essas descobertas podem ter implicações para a compreensão de doenças como a esquizofrenia e o autismo, que se acredita serem causadas por diferenças na forma como as expectativas são atualizadas no cérebro.
Os esforços dessa colaboração geraram percepções fundamentais sobre os circuitos cerebrais que sustentam a cognição complexa; esse é um grande avanço em relação à abordagem fragmentada (uma ou duas áreas cerebrais de cada vez), que era o método aceito anteriormente no campo.
Olhando para o futuro, a equipe do IBL planeja expandir seu foco inicial na tomada de decisões para explorar uma gama mais ampla de questões neurocientíficas. Com o financiamento renovado, a IBL busca ampliar seu escopo de pesquisa e continuar a apoiar experimentos padronizados em grande escala. Seguindo o modelo da IBL, ela continuará a compartilhar suas ferramentas, canais de dados e plataformas com a comunidade científica global para democratizar e acelerar a ciência e melhorar a reprodutibilidade dos dados.
"REPRESENTAM UM COMEÇO E NÃO O FIM".
Para o professor de pesquisa do CSIC no Instituto de Neurociências de Alicante (CSIC-UMH) e membro da Real Academia de Ciências da Espanha, Juan Lerma, "esses dois estudos são de qualidade inquestionável. Foi aplicado um rigor extremo para garantir dados repetíveis e totalmente confiáveis".
"Esses estudos representam um esforço enorme, pois analisaram mais de meio milhão de neurônios em 279 áreas cerebrais, praticamente todo o cérebro do rato, durante uma tarefa comum que envolve o processamento de informações sensoriais e a tomada de decisões. Do grande número de neurônios registrados, cerca de 75.000 foram curados e selecionados para análise porque eram de alta qualidade e estáveis durante todo o teste", disse ele à SMC España.
Em sua opinião, "as conclusões tiradas da primeira rodada de análise representam um começo e não o fim". Os dados estão disponíveis abertamente para os pesquisadores, de modo que qualquer pessoa que queira pode realizar análises adicionais.
As únicas limitações deste estudo são impostas por sua complexidade. "Temos que ter em mente que, ao analisar um comportamento complexo, há muitos aspectos a serem levados em conta que poderiam distorcer a análise correlacional com uma atividade neural tão extensa.
Como exemplo, ele aponta que "ao analisar a atividade neural nas várias estruturas cerebrais relacionadas à recompensa (de deixar o rato beber), é difícil separar o aspecto motor da obtenção da recompensa (lamber) de seu aspecto hedônico (o prazer de beber)".
"Ambos são codificados na atividade neural. Mas, como eu disse, o mais importante é que agora temos uma enorme quantidade de informações, perfeitamente identificadas na forma de um mapa de alta resolução da atividade cerebral, com o qual podemos realizar análises adicionais - e provavelmente mais complicadas", acrescenta.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático