Essas salamandras podem regenerar seus cérebros – e podem nos ajudar a fazer o mesmo

Artem Lysenko / Pixels

Axolote (Ambystoma mexicanum)

A incrível capacidade de Absolutl de regenerar seu cérebro pode nos dar pistas de como fazer o mesmo com o cérebro humano.

uma Absoluto (Ambystoma mexicanum) É um tritão conhecido por sua capacidade de regenerar a medula espinhal, coração e membros. Esses anfíbios também produzem novos neurônios ao longo de suas vidas.

Em 1964, pesquisadores notaram que ouriços-do-mar adultos podem rejuvenescer partes do seu cérebro, mesmo que uma grande parte tenha sido completamente removida. No entanto, um estudo descobriu que a regeneração cerebral Absolut tem uma capacidade limitada de reconstruir a estrutura original do tecido.

Então, quão bem os ouriços-do-mar regeneram seus cérebros após uma lesão?

Os pesquisadores se perguntaram se os ouriços-do-mar eram capazes de regenerar todos os diferentes tipos de células em seu cérebro, incluindo as conexões que conectam uma região do cérebro a outra.

Em um novo estudo publicado recentemente na revista, Ciências, Os autores criaram um atlas de células que fazem parte do cérebro absoluto, revelando detalhes de A maneira como o cérebro se regenera e se desenvolve entre as espécies. Estude em portugues Thomas Gomez como coautor.

Diferentes tipos de células têm funções diferentes. Eles são capazes de se especializar em certos papéis porque cada um expressa genes diferentes. Compreender os tipos de células no cérebro e o que elas fazem ajuda a esclarecer o quadro geral de como o cérebro funciona. Também permite que os cientistas façam comparações ao longo da evolução e tentem encontrar tendências biológicas entre as espécies.

Uma maneira de entender quais células expressam genes é usar uma técnica chamada sequenciamento de RNA de célula única. (sukrna- sequência). Esta ferramenta permite calcular o número de genes ativos dentro de cada célula de uma determinada amostra. Isso pinta um quadro das atividades que cada célula estava fazendo quando foi coletada.

Esta ferramenta tem sido útil na compreensão dos tipos de células encontradas nos cérebros dos animais. Os cientistas usaram scRNA-seq em peixes, répteis, camundongos e até humanos. Mas falta uma peça importante do quebra-cabeça da evolução do cérebro: Anfíbios.

Mapa cerebral absoluto

A equipe de cientistas decidiu se concentrar em Absoluto. Nos humanos, o diencéfalo é a maior divisão do cérebro e contém uma região chamada de neocórtex que desempenham um papel importante no comportamento e cognição dos animais.

Durante o último desenvolvimento, o neocórtex cresceu significativamente em tamanho em comparação com outras regiões do cérebro. Da mesma forma, os tipos de células que compõem o cérebro em geral variaram e cresceram em complexidade ao longo do tempo, tornando essa área uma área interessante para estudar.

Os autores usaram scRNA-seq para Defina os diferentes tipos de células que compõem o telencéfalo do epsoluto.

Eles identificaram os genes que estão ativos quando as células progenitoras se tornam neurônios e descobriram que muitos deles passam por um tipo de célula mesenquimal chamada células nervosas – Não conhecido anteriormente em ouriços-do-mar – antes de se tornarem neurônios maduros.

Em seguida, os cientistas testaram a regeneração do absoluto removendo parte de seu diencéfalo. Usando um método especializado de scRNA-seq, eles foram capazes de capturar e sequenciar todas as novas células em diferentes estágios de regeneração, 1 a 12 semanas após a lesão. No final, eles descobriram que todos os tipos de células removidos foram totalmente restaurados.

Os autores observam que a regeneração cerebral ocorre em três etapas principais. A primeira fase começa com um rápido aumento no número de células progenitoras, e uma pequena parte dessas células ativa o processo de cicatrização de feridas. No segundo estágio, as células progenitoras começam a se diferenciar em neuroblastos. Finalmente, no terceiro estágio, os neuroblastos se diferenciam nos mesmos tipos de neurônios que foram originalmente perdidos.

Surpreendentemente, os cientistas também notaram que As conexões nervosas cortadas entre a área removida e outras áreas do cérebro foram reconectadas. Isso indica que a área regenerada também recuperou sua função original.

Anfíbios e cérebros humanos

Adicionar anfíbios ao quebra-cabeça evolutivo permite aos pesquisadores inferir como o cérebro e seus tipos de células mudaram ao longo do tempo, bem como os mecanismos por trás da regeneração.

Quando compararam seus dados Absolutl com os de outras espécies, os autores descobriram que as células em seu diencéfalo tem uma forte semelhança com o hipocampo dos mamíferosa área do cérebro envolvida na formação da memória, e o córtex olfativo, que é a área do cérebro responsável pelo sentido do olfato.

Os pesquisadores ainda encontraram algumas semelhanças no tipo celular absoluto com o neocórtex, uma área do cérebro conhecida pela percepção espacial, raciocínio e raciocínio em humanos.

Essas semelhanças sugerem que essas áreas do cérebro Pode ser mantido evolutivamenteou permaneceu comparável ao longo da evolução, e que o neocórtex mamífero pode ter um tipo de célula progenitora anfíbia no cérebro distal.

Embora o novo estudo esclareça o processo de regeneração do cérebro, incluindo os genes envolvidos e como as células se tornam neurônios, ainda não sabemos quais sinais externos iniciam esse processo. Além disso, não sabemos se os processos que identificamos ainda estão disponíveis para animais evoluídos posteriormente, como camundongos ou humanos.

Também ajuda a identificar todos os tipos de células no cérebro Absolutal Abrindo o caminho para estudos inovadores em medicina regenerativa.

Os cérebros de camundongos e humanos perderam em grande parte sua capacidade de reparar ou regenerar. As intervenções médicas para lesões cerebrais graves atualmente se concentram em terapias com drogas e células-tronco para promover ou melhorar o reparo.

Examinar os genes e os tipos de células que permitem que os ouriços-do-mar realizem uma regeneração quase perfeita pode ser a chave para melhorar os tratamentos para lesões graves e liberar seu potencial regenerativo em humanos.

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