Novas pesquisas demonstram que a medula espinhal pode aprender e lembrar movimentos de forma independente, desafiando as visões tradicionais de seu papel e melhorando potencialmente as estratégias de reabilitação para pacientes com lesão medular.
Novas pesquisas revelam que os neurônios da medula espinhal possuem a capacidade de aprender e reter informações independentemente do cérebro.
A medula espinhal é frequentemente descrita como apenas um canal para transmissão de sinais entre o cérebro e o corpo. No entanto, a medula espinhal pode aprender e lembrar movimentos por conta própria.
Uma equipe de pesquisadores da Neuro-Electronics Research Flanders (NERF), com sede em Leuven, detalha como duas populações neuronais diferentes permitem que a medula espinhal se adapte e recupere o comportamento aprendido de uma forma completamente independente do cérebro. Estas descobertas notáveis, publicadas na revista Ciência, lançaram uma nova luz sobre como os circuitos espinhais podem contribuir para dominar e automatizar os movimentos. Os insights podem ser relevantes na reabilitação de pessoas com lesões na coluna vertebral.
A intrigante plasticidade da medula espinhal
A medula espinhal modula e ajusta nossas ações e movimentos integrando diferentes fontes de informação sensorial, e pode fazer isso sem informações do cérebro. Além do mais, as células nervosas da medula espinhal podem aprender a ajustar várias tarefas de forma autônoma, com prática repetitiva suficiente. No entanto, a forma como a medula espinal atinge esta notável plasticidade tem intrigado os neurocientistas durante décadas.
Um desses neurocientistas é a professora Aya Takeoka. Sua equipe na Neuro-Electronics Research Flanders (NERF, um instituto de pesquisa apoiado por imec, KU Leuven e VIB) estuda como a medula espinhal se recupera de lesões, explorando como as conexões nervosas são conectadas e como elas funcionam e mudam quando aprendemos novos movimentos.
“Embora tenhamos evidências de ‘aprendizagem’ na medula espinhal a partir de experimentos que datam do início do século 20, a questão de quais neurônios estão envolvidos e como eles codificam essa experiência de aprendizagem permaneceu sem resposta”, diz o Prof. .
Parte do problema é a dificuldade de medir diretamente a atividade de neurônios individuais na medula espinhal em animais que não estão sedados, mas acordados e em movimento. A equipe de Takeoka aproveitou um modelo em que os animais treinam movimentos específicos em poucos minutos. Ao fazer isso, a equipe descobriu um mecanismo de aprendizagem da medula espinhal específico do tipo de célula.
Dois tipos específicos de células neuronais
Para verificar como a medula espinhal aprende, o pesquisador doutor Simon Lavaud e seus colegas do laboratório Takeoka construíram uma configuração experimental para medir mudanças no movimento em camundongos, inspirada em métodos usados em estudos de insetos. “Avaliamos a contribuição de seis populações neuronais diferentes e identificamos dois grupos de neurônios, um dorsal e outro ventral, que medeiam a aprendizagem motora.”
“Esses dois conjuntos de neurônios se revezam”, explica Lavaud. “Os neurônios dorsais ajudam a medula espinhal a aprender um novo movimento, enquanto os neurônios ventrais a ajudam a lembrar e realizar o movimento posteriormente.”
“Você pode compará-lo a uma corrida de revezamento dentro da medula espinhal. Os neurônios dorsais agem como o primeiro corredor, transmitindo informações sensoriais críticas para o aprendizado. Em seguida, as células ventrais assumem o comando, garantindo que o movimento aprendido seja lembrado e executado sem problemas.”
Aprendizagem e memória fora do cérebro
Os resultados detalhados, publicados em Ciência, ilustram que a atividade neuronal na medula espinhal se assemelha a vários tipos clássicos de aprendizagem e memória. Desvendar ainda mais estes mecanismos de aprendizagem será crucial, pois provavelmente contribuem para diferentes formas como aprendemos e automatizamos o movimento, e também pode ser relevante no contexto da reabilitação, diz a Prof. Aya Takeoka: “Os circuitos que descrevemos podem fornecer os meios para que a medula espinal contribua para a aprendizagem do movimento e para a memória motora a longo prazo, que nos ajudam a mover-nos, não só com saúde normal, mas especialmente durante a recuperação de lesões cerebrais ou da medula espinal.”
Referência: “Duas classes neuronais inibitórias governam a aquisição e recuperação da adaptação sensório-motora espinhal” por Simon Lavaud, Charlotte Bichara, Mattia D’Andola, Shu-Hao Yeh e Aya Takeoka, 11 de abril de 2024, Ciência.
DOI: 10.1126/science.adf6801
A pesquisa (equipe) foi apoiada pela Research Foundation Flanders (FWO), Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), uma bolsa de doutorado Taiwan-KU Leuven (P1040) e pela Wings for Life Spinal Cord Research Foundation.
