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Um estudo inovador revela um caminho direto entre os gânglios da base formadores de hábitos do cérebro e o cerebelo, envolvido na aprendizagem motora. Esta ligação poderá remodelar a nossa compreensão das funções cerebrais e informar novos tratamentos para doenças como a doença de Parkinson. Crédito: SciTechDaily.com
Os pesquisadores dizem que uma região do cérebro, o cerebelo, pode ter mais influência sobre esses neurônios dopaminérgicos do que se imaginava.
Novas descobertas publicadas hoje (25 de janeiro) na revista Natureza Neurociência lançaram luz sobre um caminho misterioso entre o centro de recompensa do cérebro que é fundamental para a forma como formamos hábitos, conhecido como gânglios da base, e outra região anatomicamente distinta onde quase três quartos dos neurônios do cérebro residem e auxiliam no aprendizado motor, conhecido como cerebelo.
Os investigadores dizem que a ligação entre as duas regiões altera potencialmente a nossa visão fundamental de como o cérebro processa os movimentos voluntários e a aprendizagem condicionada, e pode fornecer uma nova visão sobre os mecanismos neurais subjacentes à dependência e às doenças neurodegenerativas como a doença de Parkinson.
Explorando conexões neurais desconhecidas
“Estamos explorando uma comunicação direta entre dois componentes principais do sistema de movimento do nosso cérebro, que está ausente nos livros didáticos de neurociência. Tradicionalmente, pensa-se que estes sistemas funcionam de forma independente”, disse Farzan Nadim, presidente do Departamento de Ciências Biológicas do NJIT, cuja investigação em colaboração com o laboratório Khodakhah da Faculdade de Medicina Albert Einstein está a ser financiada pelo Instituto Nacional de Saúde.
“Esta via é fisiologicamente funcional e potencialmente afeta nossos comportamentos todos os dias.”
Embora ambas as estruturas subcorticais sejam conhecidas há muito tempo por seus papéis separados na coordenação do movimento através do córtex cerebral, elas também são críticas tanto para o aprendizado condicionado quanto para o aprendizado por correção de erros.
Os gânglios da base, um grupo de núcleos do mesencéfalo que Nadim descreve como o “sistema vai-não-vai do cérebro” para determinar se iniciamos ou suprimimos o movimento, também estão envolvidos na aprendizagem de comportamento baseada em recompensas, desencadeada pela liberação de dopamina.
“É o sistema de aprendizagem que promove comportamentos motivados, como estudar para tirar uma boa nota. Também é sequestrado em casos de dependência”, disse Nadim, coautor do estudo. “Por outro lado, todo comportamento que aprendemos – seja rebater uma bola de beisebol ou tocar violino – esse aprendizado motor acontece no cerebelo, na parte posterior do cérebro. É a máquina de otimização do seu cérebro.”
No entanto, a investigação mais recente da equipa sugere que o cerebelo pode estar envolvido em ambos.
Implicações para distúrbios do movimento e cognitivos
Em seu estudo, Nadim e colaboradores afirmam ter relatado a primeira evidência direta de que os dois sistemas estão interligados – mostrando que o cerebelo modula os níveis de dopamina dos gânglios da base que influenciam o início do movimento, o vigor do movimento e o processamento de recompensas.
“Essa conexão começa no cerebelo e vai até os neurônios do mesencéfalo que fornecem dopamina aos gânglios da base, chamados de substância negra pars compacta. …. Temos gravações cerebrais que mostram que este sinal é forte o suficiente para ativar a liberação de dopamina nos gânglios da base”, explicou Nadim. “Este circuito pode estar desempenhando um papel na ligação do cerebelo às disfunções motoras e não motoras.”
A equipe está tentando identificar exatamente onde as projeções cerebelares para o sistema de dopamina se originam no nível dos núcleos, um passo fundamental para saber se a função dessa via pode ser manipulada, disse Nadim.
No entanto, as descobertas da equipa até agora podem ter implicações na investigação de doenças neurodegenerativas como a doença de Parkinson, que está associada à morte de neurónios produtores de dopamina na substância negra.
“Esse caminho parece muito importante para o nosso vigor de movimento e velocidade dos processos cognitivos. Os pacientes de Parkinson não sofrem apenas de supressão de movimentos, mas também de apatia em alguns casos”, disse Nadim. “A localização do cerebelo na parte posterior do cérebro torna-o um alvo muito mais fácil para novas técnicas terapêuticas, como a estimulação transmagnética não invasiva ou por corrente contínua.
“Como mostramos que o cerebelo estimula diretamente os neurônios dopaminérgicos na substância negra, podemos agora usar modelos de camundongos para Parkinson para explorar essas técnicas e ver se isso estimula a atividade desses neurônios e alivia os sintomas da doença.”
Referência: “O cerebelo modula diretamente a atividade dopaminérgica da substância negra” por Samantha Washburn, Maritza Oñate, Junichi Yoshida, Jorge Vera, Ramakrishnan Bhuvanasundaram, Leila Khatami, Farzan Nadim e Kamran Khodakhah, 25 de janeiro de 2024, Neurociência da Natureza.
DOI: 10.1038/s41593-023-01560-9