A adolescência é uma fase definidora não apenas para o crescimento social e físico, mas também para o desenvolvimento do cérebro. Durante este período, amadurecem habilidades mentais superiores, como planejamento, raciocínio e tomada de decisões. Mesmo assim, os cientistas ainda não têm uma compreensão abrangente de como se formam as redes complexas do cérebro durante este período crítico.
No centro do desenvolvimento do cérebro estão as sinapses – as conexões funcionais entre os neurônios que permitem que as informações fluam através do cérebro. Durante décadas, os pesquisadores pensaram que o número de sinapses aumentava continuamente durante a infância e depois diminuía durante a adolescência. Esta ideia levou a uma teoria amplamente aceita de que a “poda sináptica” excessiva, o processo de eliminação de conexões fracas ou não utilizadas, pode contribuir para distúrbios neuropsiquiátricos. A esquizofrenia, que pode envolver alucinações, delírios e pensamento desorganizado, está frequentemente associada a este mecanismo.
Novas pesquisas desafiam teorias de longa data
Uma equipa de cientistas da Universidade de Kyushu descobriu agora evidências que põem em causa esta visão de longa data. Num estudo publicado em progresso científico Em 14 de janeiro, os pesquisadores descobriram que os cérebros dos adolescentes não eliminam simplesmente conexões. Em vez disso, também cria novos aglomerados de sinapses compactados em partes específicas dos neurônios neste estágio de desenvolvimento.
“Não pretendíamos estudar doenças cerebrais”, disse o professor Takeshi Imai, da Escola de Medicina da Universidade de Kyushu. “Depois de desenvolver ferramentas de alta resolução para análise de sinapses em 2016, olhamos para o córtex cerebral do rato por curiosidade. Além de ver a beleza das estruturas neuronais, ficamos surpresos ao descobrir uma alta densidade até então desconhecida de hotspots da coluna dendrítica, as pequenas saliências nos dendritos que formam sinapses excitatórias.”
Amplie as principais camadas cerebrais
O córtex cerebral é composto por seis camadas, que juntas formam circuitos neurais altamente complexos. Imai e colegas concentraram-se nos neurônios da camada 5, que coletam informações de muitas fontes e enviam sinais para fora como a saída final do córtex. Devido a esse papel, esses neurônios servem como ponto de controle central do cérebro para o processamento de informações.
Para estudar essas células em detalhes, a equipe usou SeeDB2 – um agente de limpeza de tecidos desenvolvido pela equipe de Imai – e microscopia de super-resolução. Essa combinação permitiu aos pesquisadores examinar o tecido cerebral transparente e mapear as espinhas dendríticas de neurônios inteiros da camada 5 pela primeira vez.
Pontos de acesso sinápticos que surgem durante a adolescência
O mapeamento detalhado revelou padrões inesperados. Uma parte específica do dendrito contém uma concentração incomumente densa de espinhas dendríticas, formando o que os pesquisadores chamam de “ponto quente”. Análises mais aprofundadas mostraram que este hotspot não existe no início da vida, mas ocorre durante a adolescência.
Para descobrir quando essa mudança ocorre, a equipe acompanhou a distribuição da coluna vertebral ao longo de vários estágios de desenvolvimento. Em camundongos com duas semanas de idade, antes do desmame, as espinhas dendríticas estão distribuídas de maneira relativamente uniforme nos neurônios. Entre três e oito semanas de idade, e desde a primeira infância até a adolescência, a densidade da coluna aumenta dramaticamente em regiões individuais dos dendritos apicais. Com o tempo, esse crescimento localizado leva à formação de densos pontos de acesso sinápticos.
“Essas descobertas sugerem que a bem estabelecida hipótese da ‘poda sináptica juvenil’ precisa ser reconsiderada”, disse Imai.
Links para esquizofrenia e distúrbios cerebrais
A descoberta também pode ajudar a explicar como certas doenças cerebrais se desenvolvem. “Embora a poda sináptica ocorra amplamente nos dendritos, a formação de sinapses também ocorre em compartimentos dendríticos específicos durante o desenvolvimento cortical do adolescente. A interrupção desse processo pode ser um fator-chave em pelo menos alguns tipos de esquizofrenia”, disse Ryo Egashira, primeiro autor do estudo e estudante de pós-graduação na Escola de Pós-Graduação em Ciências Médicas da Universidade de Kyushu.
Para explorar esta ideia, os investigadores examinaram ratos com mutações em genes associados à esquizofrenia, incluindo Setd1a, Hivep2 e Grin1. O desenvolvimento inicial é típico, com densidade normal da coluna dentro de duas a três semanas de vida. Porém, durante a adolescência, a formação de sinapses diminui significativamente, impedindo o desenvolvimento normal de pontos quentes.
Durante muitos anos, a esquizofrenia foi vista principalmente como uma doença causada pela perda excessiva de sinapses. As descobertas levantam uma possibilidade diferente, na qual os problemas de construção de novas sinapses durante a adolescência podem desempenhar um papel fundamental. Ainda assim, os investigadores sublinham que o seu estudo apenas analisou ratos e ainda não é certo se o mesmo processo ocorre em primatas ou em humanos.
Perspectivas para pesquisas sobre desenvolvimento cerebral
“No futuro, esperamos determinar quais regiões do cérebro estão formando essas novas conexões sinápticas durante a adolescência”, disse Imai. “Isso nos dirá quais circuitos estão realmente sendo construídos durante esta janela de desenvolvimento. Compreender como e quando essas conexões se formam pode melhorar nossa compreensão do desenvolvimento do cérebro e dos mecanismos subjacentes às doenças neuropsiquiátricas.”
