Cientistas criam maior mapa de conexões de cérebro humano e encontram fenômenos inexplicáveis

Pesquisadores de Harvard e do Google geraram um mapa de 57 mil células e 150 milhões de sinapses do cérebro humano

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Por Ramana Rech

Pesquisadores de Harvard fizeram uma parceria com o Google para criar a maior base de dados da estrutura do cérebro humano na resolução utilizada. Eles conseguiram mapear cada célula e sinapse de uma pequena amostra de cérebro. Com as novas imagens, a equipe identificou fenômenos que ainda não têm explicação.

Pesquisadores de Harvard e Google criaram maior mapa de conexões do cérebro com 1 milímetro cúbico de tecido cerebral Foto: Google Research & Lichtman Lab (Harvard University)/Renderizado D. BergerD

Eles utilizaram um 1 milímetro cúbico de volume de um córtex saudável retirado durante uma cirurgia em uma mulher com epilepsia. O procedimento servia para que os cirurgiões alcançassem a parte do cérebro que precisava ser operada. De forma mais específica, a amostra de córtex veio do lobo temporal anterior e tem seis camadas de células.

Os neurônios de cada uma das seis camadas do córtex foram pintadas de formas diferentes por computador. Foto: Google Research & Lichtman Lab (Harvard University)/Renderizado por D. Berger
Localização de onde foi tirada a amostra do cérebro Foto: Google/Reprodu

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Para transformar a amostra em imagem, os pesquisadores utilizaram um microscópio eletrônico, técnica utilizada para investigar de forma detalhada estruturas biológicas e inorgânicas. Os dados capturados pelo telescópio foram, então, reconstruídos pelo computador.

Apesar da amostra utilizada ser pequena, as imagens exibiram 57 mil células e 150 milhões de sinapses – pontos de conexão onde o sinal atravessa de um neurônio para o outro. Isso resultou em um total de 1,4 milhão de gigabytes de dados. A partir disso, surgiu a necessidade da parceria com o Google, que disponibilizou uma inteligência artificial de processamento de imagens.

Por conta da vasta quantidade de dados, os pesquisadores ainda não conseguiram analisar todas as informações disponíveis. Para tornar o esforço conjunto ainda maior, eles compartilharam os dados online e disponibilizaram ferramentas de análise.

Entre os achados que surpreenderam os cientistas, estão as fortes conexões entre os pares de neurônios. Em alguns casos, havia dezenas de sinapses conectando as mesmas duas células. Conexões tão fortes não foram encontradas nos cérebros de ratos. Outro ponto intrigante foi a existência de células que tendem a ficar em uma imagem simétrica a outra, como um espelho.

Os pesquisadores notaram que alguns neurônios tem direções um para o outro, como espelhos Foto: Google Research & Lichtman Lab (Harvard University)/Renderizado por D.

Eles também identificaram a ocorrências de axônios espiralados. Essa estrutura faz parte do neurônio e é responsável por carregar o sinal para fora da célula. Havia poucos axônios em espiral e, em alguns casos, eles ficavam na superfície de uma outra célula. Mas a função e o porquê dos axônios espiralados ainda são desconhecidos.

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Os pesquisadores notaram que alguns raros axônios tinham formato em espiral Foto: Google Research & Lichtman Lab (Harvard University)/Rendererizado por D

As imagens obtidas pela equipe mostram como os neurônios estão conectados de forma intensa. Apenas um neurônio tem mais 5 mil axônios chegando de outras células levando os sinais, o que resulta em inúmeras sinapses.

Um neurônio (em branco) tem mais de 5 mil axônios (em azul) chegando de outras células e carregando sinapses (em verde) Foto: oogle Research & Lichtman Lab (Harvard University)/Renderizado por D. Berger

Leia o estudo completo na revista Science.

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