Essa configuração é a base da pesquisa publicada em julho na Relatórios de Células pelos neurocientistas Elie Adam, Taylor Johns e Mriganka Sur do Massachusetts Institute of Technology. Ele explora uma questão simples: como o cérebro – em camundongos, humanos e outros mamíferos – funciona rápido o suficiente para nos parar num piscar de olhos? O novo trabalho revela que o cérebro não está programado para transmitir um comando agudo de “pare” da maneira mais direta ou intuitiva. Em vez disso, emprega um sistema de sinalização mais complicado baseado em princípios de cálculo. Esse arranjo pode parecer excessivamente complicado, mas é uma maneira surpreendentemente inteligente de controlar comportamentos que precisam ser mais precisos do que os comandos do cérebro.
O controle sobre a mecânica simples de andar ou correr é bastante fácil de descrever: A região locomotora mesencefálica (MLR) do cérebro envia sinais para neurônios na medula espinhal, que enviam impulsos inibitórios ou excitatórios para neurônios motores que controlam os músculos da perna: Pare . Vai. Pare. Vai. Cada sinal é um pico de atividade elétrica gerado pelos conjuntos de neurônios disparando.
A história fica mais complexa, no entanto, quando os objetivos são introduzidos, como quando um tenista quer correr para um ponto exato na quadra ou um rato sedento olha para um prêmio refrescante à distância. Os biólogos há muito entendem que os objetivos se formam no córtex cerebral do cérebro. Como o cérebro traduz um objetivo (parar de correr para obter uma recompensa) em um sinal cronometrado com precisão que diz ao MLR para pisar no freio?
“Humanos e mamíferos têm habilidades extraordinárias quando se trata de controle motor sensorial”, disse Sridevi Sarma, neurocientista da Universidade Johns Hopkins. “Há décadas as pessoas estudam o que há em nossos cérebros que nos torna tão ágeis, rápidos e robustos.”
O Veloz e o Mais Peludo
Para entender a resposta, os pesquisadores monitoraram a atividade neural no cérebro de um camundongo enquanto cronometravam quanto tempo o animal levava para desacelerar da velocidade máxima até a parada total. Eles esperavam ver um sinal inibitório surgir no MLR, fazendo com que as pernas parassem quase instantaneamente, como um interruptor elétrico desligando uma lâmpada.
Mas uma discrepância nos dados rapidamente minou essa teoria. Eles observaram um sinal de “parada” fluindo para o MLR enquanto o camundongo desacelerava, mas não estava aumentando de intensidade rápido o suficiente para explicar a rapidez com que o animal parou.
“Se você apenas pegar os sinais de parada e alimentá-los no MLR, o animal irá parar, mas a matemática nos diz que a parada não será rápida o suficiente”, disse Adam.
“O córtex não fornece um interruptor”, disse Sur. “Pensamos que era isso que o córtex faria, ir de 0 a 1 com um sinal rápido. Não faz isso, esse é o quebra-cabeça.”
Assim, os pesquisadores sabiam que deveria haver um sistema de sinalização adicional em ação.
Para encontrá-lo, eles examinaram novamente a anatomia do cérebro do camundongo. Entre o córtex onde os objetivos se originam e o MLR que controla a locomoção fica outra região, o núcleo subtalâmico (STN). Já se sabia que o STN se conecta ao MLR por duas vias: uma envia sinais excitatórios e a outra envia sinais inibitórios. Os pesquisadores perceberam que o MLR responde à interação entre os dois sinais, em vez de depender da força de qualquer um deles.
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