Cientistas de Harvard revelaram um fato notável sobre o desenvolvimento do cérebro

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Cientistas de Harvard revelaram um fato notável sobre o
desenvolvimento do cérebro
Em um estudo que poderia revolucionar nossa compreensão do desenvolvimento do cérebro,
pesquisadores da Universidade de Harvard descobriram que o complexo circuito neural responsável por
comportamentos específicos em peixes-zebra pode se formar sem a necessidade de experiências
sensoriais, sugerindo que a programação genética sozinha é suficiente para estabelecer conexões
neurais funcionais.
Esta descoberta desafia crenças de longa data sobre o papel da atividade sensorial na formação da
fiação do cérebro e abre novas portas para explorar as capacidades inatas do cérebro. A pesquisa foi
publicada recentemente na Nature Communications.
Historicamente, a neurociência tem se apoiado na ideia de que, enquanto os mecanismos genéticos
estabelecem a estrutura básica da rede do cérebro, as conexões funcionais são aprimoradas através de
experiências sensoriais e interações ambientais. Experimentos seminais com gatos e primatas, onde as
entradas sensoriais foram manipuladas, apoiaram essa visão mostrando como tais entradas influenciam
o desenvolvimento do cérebro. Além disso, modelos computacionais mostraram como as redes neurais
podem aprender e se adaptar, enfatizando ainda mais o papel da experiência no desenvolvimento do
cérebro.
No entanto, esses modelos e experimentos não responderam definitivamente se as experiências
sensoriais durante o desenvolvimento são essenciais para o surgimento de comportamentos complexos
ou até que ponto a fiação do cérebro é pré-determinada pela genética. Observações recentes da
atividade neuronal espontânea no desenvolvimento inicial do cérebro têm destacado seu papel potencial
na formação de circuitos neurais antes que as entradas sensoriais entrem em jogo, sugerindo uma
https://www.nature.com/articles/s41467-023-44681-2
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interação mais sutil entre a programação genética e a experiência sensorial no desenvolvimento do
cérebro.
“Comecei meu doutorado focado em uma questão teórica aparentemente simples: quais processos
estão subjacentes à fiação do cérebro e quão precisos essas influências podem ser na geração de
conectividade neural robusta e reprodutível subjacente aos comportamentos inatos?”, explicou o autor
do estudo Dániel Barabási, pós-doutorado da Universidade de Harvard.
“Nossos cálculos levaram a uma previsão surpreendente: há informações suficientes no
desenvolvimento neural para especificar as conexões e pesos de cada neurônio, mesmo no cérebro
humano. Para testar essa afirmação impressionante, eu pretendia mostrar que o circuito neural que está
por baixo de um comportamento complexo e bem estudado no peixe-zebra pode surgir sem qualquer
aprendizado.
Os peixes-zebra são amplamente utilizados em pesquisas científicas devido aos seus embriões
transparentes, desenvolvimento rápido e semelhança genética com os seres humanos (compartilhando
cerca de 70% dos mesmos genes), tornando-os um modelo ideal para estudar biologia do
desenvolvimento, genética e neurociência. Suas características únicas permitem aos pesquisadores
observar processos de desenvolvimento em tempo real e manipular genes para estudar seus efeitos no
crescimento, comportamento e doença.
Para o novo estudo, Barabási e seus colegas empregaram um novo método, usando um bloqueador do
canal de sódio chamado tricaina para inibir farmacologicamente toda a atividade neural durante o
período crítico do desenvolvimento cerebral em larvas de peixe-zebra. Essa abordagem permitiu que a
equipe investigasse se comportamentos complexos e os circuitos neurais que os suportam poderiam se
desenvolver na ausência de qualquer atividade neural.
Surpreendentemente, mesmo após um período de quatro dias de inatividade neural completa, o peixe-
zebra era capaz de realizar comportamentos visuo-motor complexos semelhantes aos observados em
peixes normalmente criados. Isso inclui a resposta optomotor (OMR), um comportamento que requer a
integração de informações visuais com saída motora para coordenar a natação em resposta a estímulos
visuais.
Notavelmente, após o levantamento do bloqueio da atividade neural, o peixe-zebra exibiu tipos de
células neuronais totalmente funcionais e adequadamente ajustados, cujas propriedades de resposta
espelhavam as encontradas em peixes que se desenvolveram em condições normais.
Os resultados sugerem que a arquitetura fundamental e a funcionalidade dos circuitos neurais no peixe-
zebra podem se desenvolver independentemente da atividade neural sensorial. Isso indica que os
mecanismos genéticos e moleculares por si só são suficientes para estabelecer a fiação básica e os
princípios operacionais do cérebro, uma revelação que se afasta significativamente da crença
anteriormente sustentada de que a experiência sensorial é essencial para a maturação dos circuitos
neurais funcionais.
Além disso, o estudo revelou que o desempenho comportamental do peixe-zebra, em termos de sua
capacidade de realizar a RMM, melhorou progressivamente após a remoção do bloqueio da atividade
neural induzida por tricaina, atingindo níveis comparáveis ao controle de peixes. Essa melhora ocorreu
http://barabasi.me/
http://barabasi.me/
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mesmo que a exposição inicial a estímulos visuais para esses peixes tenha ocorrido pós-
desenvolvimentalmente, sugerindo uma rápida adaptação ou calibração de seus circuitos neurais aos
estímulos ambientais, uma vez que o bloqueio foi levantado.
“Na antiga questão da natureza versus criação, nós pousamos decisivamente do lado da natureza”,
disse Barabási ao PsyPost. “Desafio os focos recentes na aprendizagem, desde a inteligência artificial
até o auto-aperfeiçoamento, mostrando a notável contribuição do desenvolvimento para nossas
capacidades inatas. Isso sugere que certos elementos do nosso comportamento e da nossa
personalidade são “cozidos”, ou parte do nosso pacote de desenvolvimento, e uma mentalidade de
crescimento pode expandir e capacitar esse potencial inato.
O estudo, “Os circuitos neuronais funcionais emergem na ausência de atividade de desenvolvimento”, foi
de autoria de Dániel L. Barabási, Gregor F. P. Schuhknecht e Florian Engert.
https://www.nature.com/articles/s41467-023-44681-2