TN, 11/07/2023
Resultados de um estudo em camundongos com uma nova técnica de biossensor
Já se sabe há algum tempo que as experiências deixam rastros na conectividade do cérebro, mas um estudo pioneiro de pesquisadores do DZNE e da Universidade de Tecnologia de Dresden (TUD ) mostra agora como esses efeitos realmente são massivos. As descobertas em camundongos fornecem informações sem precedentes sobre a complexidade das redes neurais em larga escala e a plasticidade cerebral. Além disso, eles poderiam abrir caminho para novos métodos de inteligência artificial inspirados no cérebro. Os resultados, baseados em uma tecnologia inovadora “brain-on-chip”, foram publicados na revista científica “Biossensors and Bioelectronics”.
Os pesquisadores de Dresden exploraram a questão de como uma experiência enriquecida afeta os circuitos do cérebro. Para isso, eles implantaram um chamado neurochip com mais de 4.000 eletrodos para detectar a atividade elétrica das células cerebrais. Essa plataforma inovadora permitiu registrar o “disparo” de milhares de neurônios simultaneamente. A área examinada – muito menor que o tamanho de uma unha humana – cobria todo o hipocampo de um camundongo. Esta estrutura cerebral, compartilhada pelos humanos, desempenha um papel fundamental na aprendizagem e na memória, tornando-se um alvo principal para a devastação de demências como a doença de Alzheimer.. Para o estudo, os cientistas compararam o tecido cerebral de camundongos, que foram criados de forma diferente. Enquanto um grupo de roedores cresceu em gaiolas padrão, que não ofereciam nenhum estímulo especial, os outros foram alojados em um “ambiente enriquecido” que incluía brinquedos reorganizáveis e tubos de plástico semelhantes a labirintos.
“Os resultados excederam em muito nossas expectativas”, disse o Dr. Hayder Amin, principal cientista do estudo. Amin, especialista em neuroeletrônica e neurociência computacional, lidera um grupo de pesquisa no DZNE. Com sua equipe, ele desenvolveu a tecnologia e as ferramentas de análise utilizadas neste estudo. “Simplificando, pode-se dizer que os neurônios dos camundongos do ambiente enriquecido eram muito mais interconectados do que os criados em alojamento padrão. Não importa qual parâmetro olhamos, uma experiência mais rica literalmente impulsionou as conexões nas redes neurais. Essas descobertas sugerem que levar uma vida ativa e variada molda o cérebro em bases totalmente novas”.
Visão sem precedentes das redes cerebrais
O Prof. Gerd Kempermann, que co-lidera o estudo e tem trabalhado na questão de como a atividade física e cognitiva ajuda o cérebro a formar resiliência em relação ao envelhecimento e às doenças neurodegenerativas, atesta: “Tudo o que sabíamos nesta área até agora foi retirados de estudos com eletrodos individuais ou técnicas de imagem, como ressonância magnética. A resolução espacial e temporal dessas técnicas é muito mais grosseira do que a nossa abordagem. Aqui podemos literalmente ver o circuito funcionando na escala de células individuais. Aplicamos ferramentas computacionais avançadas para extrair uma grande quantidade de detalhes sobre a dinâmica da rede no espaço e no tempo de nossas gravações.”
“Descobrimos uma riqueza de dados que ilustram os benefícios de um cérebro moldado por experiências ricas. Isso abre caminho para entender o papel da plasticidade e da formação de reservas no combate às doenças neurodegenerativas, especialmente no que diz respeito a novas estratégias preventivas”, disse o Prof. Kempermann, que, além de pesquisador do DZNE, também é afiliado ao Center for Regenerative Terapias Dresden (CRTD) na TU Dresden. “Além disso, isso ajudará a fornecer informações sobre os processos de doenças associados à neurodegeneração, como disfunções das redes cerebrais”.
Potencial em relação à inteligência artificial inspirada no cérebro
“Ao desvendar como as experiências moldam o conectoma e a dinâmica do cérebro, não estamos apenas ultrapassando os limites da pesquisa cerebral”, afirma o Dr. Amin. “A inteligência artificial é inspirada em como o cérebro processa informações. Assim, nossas ferramentas e os insights que elas permitem gerar podem abrir caminho para novos algoritmos de aprendizado de máquina”.
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