Neurocientistas da UCI descobrem mecanismos subjacentes ao trabalho de alto nível do cérebro

Neurocientistas da UCI descobrem mecanismos subjacentes ao trabalho de alto nível do cérebro

Nossa capacidade de pensar, decidir, lembrar de eventos atuais e muito mais vem do neocórtex do nosso cérebro. Agora, neurocientistas da Universidade da Califórnia, em Irvine, descobriram aspectos-chave dos mecanismos por trás dessas funções. Suas descobertas poderiam, em última análise, ajudar a melhorar o tratamento de certos distúrbios neuropsiquiátricos e lesões cerebrais. O estudo deles aparece na Neuron.

Os cientistas sabem há muito tempo que o neocórtex integra os chamados fluxos de informação feedforward e feedback. Os dados feedforward são transmitidos pelos sistemas sensoriais do cérebro da periferia (nossos sentidos) para áreas de ordem superior do neocórtex. Essas regiões cerebrais de alto nível enviam informações de feedback para refinar e ajustar o processamento sensorial. Essa comunicação de ida e volta permite que o cérebro preste atenção, retenha memórias de curto prazo e tome decisões.

Um exemplo simples é quando você deseja atravessar uma rua movimentada. Existem árvores, pessoas, veículos em movimento, semáforos, placas e muito mais. Seu neocórtex de nível superior informa ao seu sistema sensorial que atenção é merecida para decidir quando se mover.”

Gyorgy Lur, Ph.D., autor correspondente, professor assistente de neurobiologia e comportamento, Escola de Ciências Biológicas

A interação entre sistemas de nível superior e de nível inferior também nos permite lembrar o que você viu quando olhou em ambas as direções para coletar as informações. “Se você não tivesse essa memória de curto prazo, ficaria olhando para frente e para trás e nunca se moveria”, disse ele. “Na verdade, se nossos fluxos de feedforward e feedback não trabalhassem constantemente juntos, faríamos muito pouco, exceto reagir por meio de reflexos.”

Os cientistas não têm certeza de como os neurônios do cérebro estão envolvidos nesses processos complexos. Lur e seus colegas descobriram que os sinais de feedforward e feedback convergem em neurônios individuais nas regiões parietais do neocórtex. Os pesquisadores também descobriram que diferentes tipos de neurônios corticais fundem os dois fluxos de informação em escalas de tempo significativamente diferentes, e identificaram a arquitetura celular e de circuito que sustenta essas diferenças.

“Os cientistas já sabiam que a integração de múltiplos sentidos melhora as respostas neurais”, disse Lur. "Se você apenas vê ou ouve algo, seu tempo de reação é mais lento do que se você perceber com os dois sentidos ao mesmo tempo. Identificamos os mecanismos subjacentes que tornam isso possível."

Ele observou que os dados do estudo sugerem que os mesmos princípios se aplicam quando um fluxo de informação é sensorial e o outro é cognitivo.

Compreender estes processos é fundamental para o desenvolvimento de tratamentos futuros para distúrbios neuropsiquiátricos, como distúrbios de processamento sensorial, esquizofrenia e TDAH, bem como para acidentes vasculares cerebrais e outras lesões do neocórtex.

Lur é membro do Centro de Neurobiologia da Aprendizagem e Memória, do Centro de Mapeamento de Circuitos Neurais e do Centro de Pesquisa Auditiva da UC Irvine.

O candidato ao doutorado Daniel Rindner, que realizou todos os registros neuronais e trabalhos com tecidos biológicos, foi o primeiro autor do artigo. Archana Proddutur, Ph.D., pesquisadora de pós-doutorado no laboratório e segunda autora do artigo, realizou modelagem computacional que levou à compreensão mecanicista dos processos que integram fluxos de informações sensoriais e cognitivas. Sua pesquisa foi apoiada pela Fundação Whitehall, pelo Instituto Nacional de Saúde Mental, pelo Instituto Nacional de Distúrbios Neurológicos e Derrame e pelo Instituto Nacional de Surdez e Outros Distúrbios da Comunicação.

Fonte:

Universidade da Califórnia, Irvine

Referência:

Rindner, DJ, et al. (2022) Integração específica do tipo celular de feedforward sináptico e entradas de feedback no córtex parietal posterior. Neurônio. doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.019.

.