Um estudo realizado pelo Allen Institute for Brain Science, usando uma ferramenta de mapeamento avançada chamada BARseq, revelou que combinações específicas de neurônios fornecem identidades distintas para regiões cerebrais em camundongos. As experiências sensoriais, como a visão, são cruciais na manutenção destas assinaturas celulares únicas, como mostram as mudanças significativas no córtex visual quando a visão é privada. Esta técnica oferece uma maneira nova e eficiente de explorar a organização cerebral e o impacto das entradas sensoriais na arquitetura neural.
Os resultados do estudo destacam o impacto crucial das experiências sensoriais no desenvolvimento do cérebro.
Os cientistas há muito compreenderam que o nosso cérebro está estruturado em áreas distintas, cada uma dedicada a funções específicas. Por exemplo, o córtex visual controla o que vemos e o córtex motor controla o movimento. No entanto, os mecanismos de formação destas regiões – e como os seus blocos de construção neurais diferem – permanecem um mistério.
Um estudo publicado em Natureza lança nova luz sobre a paisagem celular do cérebro. Pesquisadores do Allen Institute for Brain Science usaram um método avançado chamado BARseq para classificar e mapear rapidamente milhões de neurônios em nove cérebros de camundongos. Eles descobriram que, embora as regiões do cérebro compartilhem os mesmos tipos de neurônios, a combinação específica dessas células dá a cada área uma “assinatura” distinta, semelhante a um cartão de identificação celular.
A equipe explorou ainda mais como as entradas sensoriais influenciam essas assinaturas celulares. Eles descobriram que ratos privados de visão experimentaram uma grande reorganização dos tipos de células dentro do córtex visual, o que confundiu as distinções com as áreas vizinhas. Estas mudanças não se limitaram à área visual, mas ocorreram em metade das regiões corticais, embora em menor grau.
Mara Rue, Ph.D., co-autora e cientista do Allen Institute for Brain Science. Crédito: Peter Kim/Instituto Allen
O estudo ressalta o papel fundamental das experiências sensoriais na formação e manutenção da identidade celular única de cada região do cérebro.
“O BARseq nos permite ver com uma precisão sem precedentes como as informações sensoriais afetam o desenvolvimento do cérebro”, disse Xiaoyin Chen, Ph.D., co-autor principal do estudo e investigador assistente no Allen Institute. “Essas mudanças amplas ilustram a importância da visão na formação do nosso cérebro, mesmo no nível mais básico.”
Uma nova e poderosa ferramenta de mapeamento cerebral
Anteriormente, capturar dados de uma única célula em vários cérebros era um desafio, disse Mara Rue, Ph.D., co-autora principal e cientista do Allen Institute. Mas o BARseq é mais barato e consome menos tempo do que tecnologias de mapeamento semelhantes, disse ela, permitindo aos investigadores examinar e comparar a arquitectura molecular de todo o cérebro em vários indivíduos.
BARseq marca células cerebrais individuais com informações exclusivas ARN ‘códigos de barras’ para rastrear suas conexões através do cérebro. Estes dados, combinados com a análise da expressão genética, permitem aos cientistas identificar e identificar um grande número de neurónios em fatias de tecido.
Para este estudo, os pesquisadores usaram o BARseq como um método independente para analisar rapidamente a expressão genética em amostras de tecidos intactos. Em apenas três semanas, os investigadores mapearam mais de 9 milhões de células de oito cérebros.
A escala e a velocidade do BARseq fornecem aos cientistas uma nova ferramenta poderosa para aprofundar as complexidades do cérebro, disse Chen.
“O BARseq nos permite ir além do mapeamento da aparência de um cérebro ‘modelo’ ou ‘padrão’ e começar a usá-lo como uma ferramenta para entender como os cérebros mudam e variam”, disse Chen. “Com este rendimento, podemos agora fazer estas perguntas de uma forma muito sistemática, algo impensável com outras técnicas.”
Chen e Rue enfatizaram que o método BARseq está disponível gratuitamente. Eles esperam que seu estudo incentive outros pesquisadores a usá-lo para investigar os princípios organizacionais do cérebro ou ampliar os tipos de células associados a doenças.
“Isso não é algo que apenas os grandes laboratórios podem fazer”, disse Rue. “Nosso estudo é uma prova de princípio de que o BARseq permite que uma ampla gama de pessoas da área usem a transcriptômica espacial para responder às suas próprias perguntas.”
Referência: “Sequenciamento in situ de córtex inteiro revela identidade de área dependente de entrada” por Xiaoyin Chen, Stephan Fischer, Mara CP Rue, Aixin Zhang, Didhiti Mukherjee, Patrick O. Kanold, Jesse Gillis e Anthony M. Zador, 24 de abril de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07221-6
