Cientistas descobriram um novo tipo de sinal no cérebro humano

Neurocientistas da Alemanha e da Grécia descobriram um novo tipo de sinal que pode um dia explicar por que o cérebro humano é tão único.

O mecanismo foi encontrado nas células corticais e sugere que o cérebro pode ter “unidades de computação” ainda mais poderosas do que os cientistas pensavam.

Metodologia

Os pesquisadores examinaram células cerebrais retiradas de
pacientes com epilepsia e com tumores. Não é fácil examinar células cerebrais –
a escolha dos pacientes com epilepsia foi feita pela quantidade de células que puderam
ser retiradas de seus cérebros. Por sua vez, os pacientes com tumores serviram como
um grupo de controle para garantir que qualquer descoberta não fosse exclusiva a
pessoas com epilepsia.

As células estudadas foram retiradas das segunda e terceira
camadas do córtex, uma área espessa (cerca de 3 milímetros) do cérebro. No sistema
nervoso central humano, nenhum outro lugar é mais complexo do que essa seção
externa densa e enrugada. Ali ficam células que executam funções de alta ordem associadas
à sensação, pensamento e controle motor.

Os pesquisadores se concentraram nos dendritos, a parte dos neurônios
com propriedades elétricas que atuam nas sinapses. A sinapse é o que permite o
envio de impulsos nervosos elétricos entre dois neurônios. Os neurônios se
comunicam através de eventos elétricos chamados de “potenciais de
ação”. Centenas de entradas sinápticas em um neurônio determinam o
resultado de um potencial de ação.

Isso significa que os dendritos são essenciais para a “potência computacional” de um neurônio.

Novo sinal

Ao investigar as propriedades das células, os cientistas
notaram classes anteriormente desconhecidas de potenciais de ação nos dendritos.

Por exemplo, um dos novos tipos de potenciais de ação
viajava usando apenas íons de cálcio, em vez de íons cálcio e sódio, algo nunca
visto antes em células do córtex de qualquer mamífero.

O próximo passo foi criar um modelo computacional para
entender o comportamento desses potenciais de ação.

Os cientistas foram surpreendidos novamente: o modelo
mostrou que eles podiam executar uma função “computacional” que anteriormente
se pensava exigir uma rede inteira de neurônios, não apenas uma.

Próximos passos

A equipe comparou o resultado com células cerebrais de ratos
e não encontrou o mesmo tipo de sinal. Isso significa que ele pode ser único a
seres humanos, embora ainda seja cedo para dizer.

Entre as limitações do estudo estão o fato de que apenas
células foram estudadas, ao invés de toda a estrutura cerebral em uma pessoa
viva, e de que não sabemos se outros seres vivos possuem o mesmo mecanismo.

Dito isso, o achado poderia ter implicações práticas
interessantes na tecnologia das redes neurais artificiais – o fato de que uma
rede cerebral pode realizar funções complexas sozinha deve simplificar os
cálculos. O truque também pode ajudar a desenvolver hardwares melhores, levando
a novas configurações de redes de transistores.

Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Science. [IFLS, ScienceAlert]



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