Pesquisa revela ritmo cerebral que alterna memórias e experiências
Palma de Maiorca — InkDesign News — Um estudo liderado por equipes do Instituto de Física Interdisciplinar e Sistemas Complexos (IFISC) e do Instituto de Neurociências (IN) revela, por meio de dados experimentais inéditos, como o cérebro humano altera rotas de comunicação ao equilibrar circuitos inibitórios distintos. Publicado recentemente em PLoS Computational Biology, o trabalho avança a compreensão dos mecanismos cerebrais flexíveis que selecionam informações entre memórias e novos estímulos.
O Contexto da Pesquisa
A transmissão da informação no cérebro, em situações cotidianas ou de novidade, depende de rotas neuronais cujo funcionamento ainda gera debates entre especialistas. Estudos anteriores sugeriam que apenas ritmos neurais lentos (theta) organizavam a atividade rápida (gama), mas interpretações divergentes persistiam quanto à direção e flexibilidade desse processo. O trabalho, conduzido nas universidades das Ilhas Baleares (UIB), Miguel Hernández de Elche (UMH) e pelo Conselho Nacional de Pesquisa da Espanha (CSIC), busca elucidar como o cérebro muda seus canais de comunicação para direcionar o processamento conforme o contexto.
Resultados e Metodologia
A equipe utilizou modelos computacionais aliados a registros eletrofisiológicos em ratos, focando no hipocampo, região chave para memória e navegação. O estudo identificou que, em ambientes familiares, neurônios favorecem comunicações diretas do córtex entorrinal para o hipocampo, reativando memórias estabelecidas. Já em situações novas, o cérebro ativa rotas que integram entradas sensoriais e atualizações mnemônicas. Dois modos principais de operação foram definidos: um mediado por inibição feedforward, promovendo interações gama-para-theta, e outro por feedback, resultando em interações theta-para-gama. Essa transição, contínua, depende apenas da intensidade das conexões sinápticas no circuito.
“Este trabalho fornece uma explicação mecanicista de como o cérebro altera de maneira flexível os canais de comunicação conforme o contexto”,
(“This work provides a mechanistic explanation of how the brain flexibly changes communication channels depending on the context”)— Dimitrios Chalkiadakis, primeiro autor do estudo, IFISC/IN
“Ajustando o equilíbrio entre diferentes tipos de inibição, os circuitos definem quais entradas priorizar — sejam caminhos relacionados à memória ou novas informações sensoriais”,
(“By adjusting the balance between different types of inhibition, circuits define which inputs to prioritize, whether from memory-related pathways or from new sensory information”)— Dimitrios Chalkiadakis, IFISC/IN
Implicações e Próximos Passos
O estudo sugere que esse mecanismo dinâmico de coordenação de ritmos cerebrais pode se estender para além da memória, impactando funções como atenção. Evidências recentes em humanos corroboram os padrões previstos pelo modelo matemático, indicando um princípio geral: a regulação fina entre circuitos inibitórios dirige a informação ao longo das complexas redes neurais.
“Nossos resultados ajudam a unificar visões opostas sobre como ritmos cerebrais de diferentes frequências interagem”,
(“Our results help unify opposing views on how brain rhythms of different frequencies interact”)— Claudio Mirasso, coautor, IFISC/CSIC
“Esses ritmos emergem da interação entre entradas externas e dinâmicas inibitórias locais. Esse duplo mecanismo permite ao cérebro otimizar o processamento sob condições variadas”,
(“Rather than being purely local or inherited from earlier regions, these rhythms emerge from the interaction between external inputs and local inhibitory dynamics. This dual mechanism enables the brain to optimize information processing under different conditions”)— Santiago Canals, coautor, Instituto de Neurociências
O avanço pode auxiliar na compreensão de desordens como epilepsia, dependência química e doenças neurodegenerativas. Os pesquisadores pretendem expandir o modelo, incluindo mais tipos de neurônios e arquiteturas específicas de cada região cerebral, lançando luz sobre possíveis estratégias terapêuticas para distúrbios em que esse equilíbrio está prejudicado.
Novas abordagens teóricas e experimentais, impulsionadas por esse trabalho, prometem inspirar tratamentos direcionados à modulação rítmica cerebral em doenças do sistema nervoso, além de aprimorar análises em neurociência computacional.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
