Cultivando neurônios

O professor Minrui Yu, e sua equipe, da Universidade de Wisconsin em Madison, conseguiram fazer células nervosas de ratos se ligarem umas às outras em uma rede de pequenos tubos de semicondutores. O experimento utilizou pequenos tubos de diferentes tamanhos feitos de semicondutores como silício e germânio. Esses objetos eram suficientemente pequenos para que os dendritos (prolongamentos do neurônio) de uma célula nervosa passassem através deles, porém não eram grandes o bastante para que o corpo da célula coubesse inteiro nele. Em seguida os tubos foram recobertos com células nervosas de ratos. Foi então obervado que as células começaram a enviar seus dendritos através dos túneis de semicondutores, como que procurando caminhos. Os dendritos percorreram trechos sinuosos projetados pelos pesquisadores para conseguir “encostar” em seus vizinhos. Ou seja, os pesquisadores determinaram o caminho a ser seguido.

Sabemos que células nervosas têm intrinsecamente, um sistema de busca, que as faz procurar uma outra para, fisicamente, se ligar a ela; entretanto, não se sabe como se dá esse mecanismo. O passo seguinte deste estudo pretende responder a essa pergunta e também observar se as células, que agora formam uma estrutura híbrida com os semicondutores, se comunicam de forma normal entre si. Para tanto, os pesquisadores deverão instalar dispositivos elétricos para gravar a comunicação entre elas. Este pode ser o primeiro passo para um mecanismo capaz de reconectar terminações nervosas interrompidas, pois o que se espera é que os resultados da pesquisa ajudem a achar uma forma de fazer com que alguma espécie de componente elétrico ajude a restabelecer conexões interrompidas em células nervosas, como, por exemplo, em pessoas que tiveram secção da medula. Este estudo foi publicado pela Academia Americana de Química em seu jornal ACS Nano.

O cérebro visto em 3D

Pesquisadores da Universidade da Califórnia (UCLA) desenvolveram um equipamento que pode gravar o disparo de milhares de neurônios individualmente, traçando o mapa de como eles se comunicam ou, até mesmo, onde estão suas falhas de comunicação. Este equipamento que não deixa de ser um microscópio consegue fazer imagens em alta resolução e em 3D de algumas atividades do cérebro.
Publicada na Nature Methods, esta pesquisa liderada pelos Drs. Katsushi Arisaka e Carlos Portera-Cailliau teve como principal objetivo encontrar a causa de algumas desordens que não apresentam sintomas visíveis ou anatômicos no cérebro. Ao contrário de uma hemorragia cerebral, caracterizada pela morte de células, ou dos tumores, doenças como autismo e esquizofrenia caracterizadas pelo aumento desordenado de células, não demonstram sua presença fisicamente no órgão. Visualizar a atividade cerebral seria, portanto, a chave para entender essas doenças.
O microscópio super-rápido e não invasivo e criado pelos neurologistas da UCLA funciona excitando fótons no cérebro de ratos. Os pesquisadores anteriormente já haviam usado técnicas de imagens, mas elas não permitiam visualizar o que acontecia em regiões mais profundas da crânio, e também não eram muito rápidas.
A tecnologia desenvolvida foi chamada de microscopia multifocal de duplo-fóton com múltiplas excitações-emissões no espaço-tempo, ou STEM. O primeiro passo é usar uma tinta de cálcio fluorescente, que é colocada nos neurônios dos animais. Depois, o laser do microscópio é aplicado no cérebro e excita os elétrons da tinta, que libera fótons. Essas partículas de luz são detectadas e podem, assim, permitir que a atividade cerebral seja mapeada.
Além disso, os pesquisadores conseguiram partir o feixe principal de laser em quatro pequenos feixes. Essa divisão fez com que os disparos dos neurônios fossem gravados quatro vezes mais rápido do que as técnicas anteriores permitiam. Com a ajuda de um segundo feixe de laser, os neurônios foram gravados também em diferentes profundidades, dando um efeito 3D inédito ás imagens.
Veja o resumo do trabalho clicando aqui.

Cérebro: visão, tentação e controle da mente

Olhar fotos de alimentos “tentadores” como bolos, doces, chocolates, etc. pode ajudar pessoas decididas a emagrecer ou manter o compromisso de manutenção do peso.
O estudo da psicóloga Floor Kroese,foi desenvolvido no Instituto de Pesquisa em Psicologia e Saúde da Universidade de Utrecht, na Holanda, divulgado pela revista New Scientist.
O estudo mostra de forma clara que, a tentação pode aumentar o autocontrole das pessoas ( no caso mulheres) que estão fazendo dieta.
Para testar a teoria, Kroese e seus colegas dividiram 54 estudantes do sexo feminino em dois grupos e pediram que um deles olhasse a fotografia de um bolo de chocolate e o outro de uma flor, sob o pretexto de um teste de memória.
Os pesquisadores então perguntaram às mulheres sobre seus planos de manter uma dieta saudável e ofereceram a elas a escolha entre um biscoito de chocolate ou um de aveia, como lanche.
As mulheres que viram a fotografia do bolo de chocolate demonstraram uma maior propensão em manter uma dieta saudável do que as estudantes que viram a foto da flor.
As estudantes que viram o bolo também demonstraram maior preferência pelo biscoito de aveia, que testes anteriores mostraram ser visto por elas como a opção mais saudável.
Segundo a psicóloga, a visão de alimentos tentadores nem sempre leva à vontade de satisfazer o desejo de comê-los.
"Parece que ver uma comida tentadora lembrou às mulheres de seu objetivo de cuidar do peso, e fez com que elas agissem de acordo." A psicóloga sugere, que colar fotos de comidas tentadoras na porta da geladeira por exemplo, pode ajudar a lembrar do objetivo de perder peso.
Kroese alerta, no entanto, que o resultado parece só se aplicar às mulheres que efetivamente querem perder peso, e que não está claro como o resto das pessoas reagiria às fotos.

Não esquente a cabeça!

Na verdade o que os cientistas estão querendo dizer é: resfrie seu cérebro e preserve sua saúde.
Há muito se sabe que o cérebro mantido a baixa temperatura é preservado de alguns tipos de lesões em momentos críticos, como no curso de uma neuro cirurgia, o que já é rotina entre nós.
Os pesquisadores estão testando uma técnica que resfria o cérebro humano para até 1ºC e diminui as chances de lesões durante traumas. A técnica foi desenvolvida por neurologistas da Universidade de Edimburgo, na Escócia, e ainda está em fase de análise, pois seus benefícios ainda não podem ser medidos com precisão.
O que os pesquisadores acreditam, mas ainda não comprovaram, é que quando o cérebro é submetido a uma temperatura muito baixa, seu metabolismo também cai. Assim, em momentos críticos, o cérebro com baixo metabolismo precisa de menos sangue e oxigênio, o que na prática pode preservá-lo de lesões irreversíveis, por exemplo, quando uma pessoa sofre uma parada cardíaca no meio de uma cirurgia.
Em condições sem hipotemia, muitas vezes, quando são reanimados, pacientes que passaram por traumas podem apresentar lesões em áreas específicas do cérebro, o que pode comprometer parte de suas funções por toda a vida.
Os cientistas estão buscando diferentes técnicas para “resfriar” o cérebro. A mais simples envolve colocar bolsas de gelo em torno da cabeça do paciente, outras, injetar salina endovenosa.
Um método aparentemente mais sofisticado e seguro é o uso de um spray com substâncias que resfriam o sangue nas narinas do paciente, que ao respirar, esfria seu cérebro e, em tese, protege o órgão contra baixa oxigenação por algum período. O spray poderia ser aplicado, por exemplo, em situações de emergência, como uma parada cardíaca, um atropelamento ou uma intercorrência no meio de uma cirurgia.
Existe uma preocupação da técnica em questão que é o fato de a baixa temperatura comprometer o sistema imunológico do paciente e torná-lo mais propenso a sofrer infecções, especialmente se ele já for um imunodeprimido.
Mas, na opinião dos pesquisadores de Edimburgo, o potencial da nova técnica supera seus ricos com grande vantagem. O resfriamento do cérebro é tratado na Universidade como uma potencial revolução no socorro de pessoas em choque, que podem voltar à vida após um trauma grave sem as graves seqüelas cerebrais.

Homem-amnésia tem cérebro dissecado na web

Um dos cérebros mais famosos do mundo está passando por um processo de dissecação e mapeamento, com imagens transmitidas via internet.
Trata-se de um americano comum que, por uma série de infortúnios, se tornou fundamental para a compreensão do funcionamento da memória.
Henry Gustav Molaison era um jovem epiléptico que sofria com freqüentes ataques. As convulsões começaram a se tornar cada vez mais constantes e severas, de forma tal que, em 1953, ele aceitou passar por uma cirurgia experimental.
Apesar de surtir efeito para o problema, a operação o deixou impossibilitado de formar memória recente. Molaison passou a sofrer de uma amnésia profunda, para gravar fatos recentes. Cada vez que encontrava uma pessoa ou ia a um lugar que não conhecia antes da operação, era como se o estivesse fazendo pela primeira vez.
Relatório da cirurgia indicava que as partes afetadas incluíam: as amídalas, grande parte do hipocampo e a córtex do para-hipocampo de ambos os hemisférios cerebrais.
Desde então, estas estruturas tornaram-se parâmetro para outros casos de amnésia serem comparados.
H.M, como era tratado, mostrou aos médicos que a parte crítica para a memória a longo prazo está localizada na parte média dos lóbulos temporais. Antes, os cientistas acreditavam que a memória era distribuída em diversas áreas do cérebro.
O hipocampo se mostrou especialmente crítico e passou a ser amplamente estudado. O caso de H.M. ensinou também que existem diferentes tipos de memória, com diferentes substratos neurais envolvidos. Por exemplo, ao submeter Molaison a uma série de exercícios mentais repetitivos, constatou-se que, embora a mesma tarefa parecesse nova a cada vez, ele se tornou mais hábil e proficiente com o tempo.
Isso sugere a existência de pelo menos dois sistemas no cérebro para a memória – um para fatos e eventos e outro para o aprendizado motor, como por exemplo, andar de bicicleta. Com o tempo, Molaison também conseguiu formar algumas novas memórias, sugerindo que o cérebro deslocou a capacidade de reter informações a outras áreas para compensar a ausência causada pela cirurgia.
Conforme reportou o The New York Times, no aniversário de um ano da morte de Molaison (aos 82 anos, por complicações pulmonárias), cientistas da Universidade da Califórnia em San Diego iniciaram o processo de dissecação de seu cérebro, doado pelo próprio paciente para estudos.
O procedimento fará 2.500 amostras de tecido cerebral que, por meio de uma técnica de scanner, serão transformadas em um mapa de resolução microscópica. O objetivo do projeto é conduzir um estudo histopatológico completo do órgão para descobrir exatamente a natureza de suas lesões.
Com isso, os pesquisadores pretendem encontrar a exata localização do que levou Molaison à sua falta de memória, o que pode levar a uma compreensão ainda maior do funcionamento do órgão. Depois de congelado a -40º C, o cérebro do paciente está sendo “fatiado” em um procedimento que deve durar 30 horas.
As imagens e informações anatômicas são públicas, e a dissecação pode ser acompanhada até 4 de dezembro via web no site do projeto The Brain Observatory.

O cérebro e o poder da mente

Pesquisadores da Universidade de Southampton afirmaram que é possível fazer duas pessoas se comunicarem pelo poder da mente, pela técnica Brain-Computer Interfacing (BCI), ou Interface Cérebro-Computador, que é uma técnica conhecida, mas nunca tinha sido aplicada na transmissão de informações entre dois cérebros.
Ela pode ser usada para capturar sinais cerebrais e traduzi-los em comandos, o que permite que as pessoas controlem, pelo pensamento, aparelhos como computadores, robôs e ambiente de realidade virtual.
A pesquisa do Dr Christopher James, no entanto, foi além, pois ele realizou a transmissão de informação de um cérebro para o outro, conhecida como B2B (do inglês, brain to brain).
Seu experimento foi baseado em uma pessoa usando a interface para transmitir via internet pensamentos traduzidos em números binários a outra pessoa.
Ligada a um amplificador de sinais cerebrais, a primeira pessoa deveria imaginar que estava levantando o braço direito ou o esquerdo. Cada um desses pensamentos gerava um sinal para transmitir uma seqüência binária simples, como por exemplo, imaginar o braço esquerdo erguido significava um “zero” e imaginar o direito significava o “um”. A BCI captava esses sinais e os transmitia a outro PC, na frente do qual estava a segunda pessoa, também ligada a um amplificador de sinais cerebrais. Ligada ao computador estava uma lâmpada de LED que recebia ordens de piscar em duas freqüências diferentes, uma para o “zero” e outra para o “um”. O padrão era muito sutil para ser captado pela pessoa, mas era percebido pelo seu córtex visual e, conseqüentemente, pelos eletrodos que mediam seus sinais. A informação extraída da atividade cerebral voltava ao computador, onde era traduzida na tela.
Apesar de bastante inicial, a pesquisa abre caminhos para a transmissão B2B mais aprimorada, onde será possível passar mais informações, e supor que sinais telepáticos podem ser transmitidos via internet.
Por outro lado computador da Mayo Clinic fez com que ondas cerebrais conseguissem digitar letras em número. O estudo foi feito com pacientes que já possuíam por algum motivo, chips implantados na superfície do cérebro, e serviram de base para que pessoas com algum tipo de deficiência possam controlar objetos com a mente.
Liderados pelo Dr. Jessy Shih, da Mayo Clinic, e Dr. Dean Krusienski, da Universidade do Norte da Flórida, os pesquisadores decidiram que estes dois pacientes seriam um modelo muito melhor para testar a interface homem-máquina. Isso porque o feedback dos eletrodos seria mais específico do que os dados coletados por chips colocados fora do cérebro. Os dois voluntários para a pesquisa sofrem de epilepsia e já haviam passado por uma cirurgia, que requer incisão no crânio, para implante dos chips com o objetivo de localizar a origem de suas crises.
Numa outra linha de pesquisa, porém não menos emocionante e perturbadora, médicos da Universidade de Cambridge,, e da Universidade de Liège, descobriram uma forma de se comunicar com pacientes em estado vegetativo. Pessoas que não conseguem se mexer, nem falar, não conseguem piscar os olhos, nem mexer as sobrancelhas, e muito menos mover um braço ou uma perna.
"O fato de um paciente que não fala, não gesticula, conseguir se comunicar, responder sim ou não a algumas questões alterando a sua atividade cerebral é emocionante para nós", o que significa na prática que eles estão conscientes, diz o pesquisador Adrian Owen. O Dr. Owen faz parte de uma equipe internacional de cientistas que decidiu estudar a mente de pessoas em estado vegetativo. Com um aparelho de ressonância magnética, o grupo estudou os cérebros de 23 pacientes nessa situação.
O estudo iniciou com os pesquisadores fazendo aos pacientes a seguinte observação: "Imagine que você está jogando tênis" ou "Imagine que você está andando pela sua casa". Quatro dos 23 pacientes responderam ao estímulo e, ao imaginar cada um desses movimentos, apresentaram atividades em partes diferentes do cérebro. Depois, os pesquisadores fizeram a seguinte associação: disseram aos pacientes que jogar tênis significava "sim" e andar pela casa representava "não". Ao perguntarem se um dos pacientes tinha irmãos. A imagem da ressonância mostrou que ele imaginou que estava jogando tênis – ou seja, um "sim" – a resposta correta.
As conclusões iniciais não permitem dizer se os pacientes em estado vegetativo vão se recuperar ou não. Mas sem duvida alguma a descoberta ajudará os médicos a identificarem melhor os problemas no cérebro e eventualmente auxiliar no desenvolvimento de tratamentos mais específicos.
Por outro lado o estudo também provoca uma discussão ética enorme, pois um canal de comunicação com quem não fala é mais um elemento na já polêmica questão da eutanásia. Quem tem o direito de dizer se quer morrer ou não? Quem tem a certeza de que a ciência interpretará os sinais corretamente? Precisamos ainda ver qual será o impacto disso na vida real, pois é preciso ainda mais estudos para ajudar aqueles que vivem no silêncio. O referido estudo que provocou grande impacto na área da neurofisiologia e neurociência foi publicado no New England Journal of Medicine, February 3, 2010, merecendo também uma chegada no site pessoal do Dr. Adrian Owen.