23/12/2022 - 8:08
Um peixe-zebra nada rumo ao destino pretendido, mas fortes correntes o desviam do curso. No entanto, o peixinho nada de volta ao seu local original, determinado a terminar sua jornada.
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Como os animais sabem onde estão em seu ambiente e como isso determina suas escolhas subsequentes? Cientistas do Campus de Pesquisa Janelia do Instituto Médico Howard Hughes (HHMI, nos EUA) descobriram que o rombencéfalo – uma região evolutivamente conservada ou “antiga” na parte de trás do cérebro – ajuda os animais a calcular sua localização e usar essa informação para descobrir onde eles precisam ir em seguida.
A nova pesquisa, publicada na revista Cell, revela novas funções para partes do “cérebro antigo”, descobertas que podem ser aplicadas a outros vertebrados.
Novas redes
Para descobrir como os animais entendem sua posição no ambiente, a equipe de pesquisadores, liderada por En Yang, pós-doutoranda no laboratório de Mischa Ahrens no HHMI, colocou minúsculos peixes-zebra translúcidos, com apenas meio centímetro de comprimento, em um ambiente de realidade virtual que simula correntes de água. Quando a corrente muda inesperadamente, os peixes são de início empurrados para fora do curso; no entanto, eles são capazes de corrigir esse movimento e voltar para onde começaram.
Enquanto um peixe-zebra está nadando no ambiente de realidade virtual, os pesquisadores usam uma técnica de imagem cerebral desenvolvida no campus Janelia para medir o que está acontecendo no cérebro do peixe. Essa técnica permite que os cientistas pesquisem todo o cérebro para ver quais circuitos são ativados durante seu comportamento de correção de curso e desvendar os componentes individuais envolvidos.
Os pesquisadores esperavam ver a ativação no cérebro anterior – onde está localizado o hipocampo, que contém um “mapa cognitivo” do ambiente de um animal. Para sua surpresa, eles viram ativação em várias regiões da medula, onde informações sobre a localização do animal estavam sendo transmitidas de um circuito recém-identificado por meio de uma estrutura do cérebro posterior chamada núcleo olivar inferior para os circuitos motores no cerebelo que permitem o movimento do peixe. Quando esses caminhos foram bloqueados, o peixe não conseguiu navegar de volta ao seu local original.
Essas descobertas sugerem que áreas do tronco cerebral lembram um peixe-zebra de sua localização original e geram um sinal de erro com base em suas localizações atuais e passadas. Essa informação é retransmitida para o cerebelo, permitindo que o peixe nade de volta ao seu ponto de partida. Esta pesquisa revela uma nova função para o núcleo olivar inferior e o cerebelo, que sabidamente estão envolvidos em ações como alcance e locomoção, mas não nesse tipo de navegação.
Sinal de erro
“Descobrimos que o peixe está tentando calcular a diferença entre sua localização atual e sua localização preferida e usa essa diferença para gerar um sinal de erro”, disse Yang, primeira autora do estudo. “O cérebro envia esse sinal de erro a seus centros de controle motor para que o peixe possa corrigir o rumo depois de ser movido pelo fluxo involuntariamente, mesmo muitos segundos depois.”
Ainda não está claro se essas mesmas redes estão envolvidas em comportamentos semelhantes em outros animais. Mas os pesquisadores esperam que os laboratórios que estudam mamíferos comecem agora a procurar no cérebro posterior circuitos homólogos para navegação.
Essa rede cerebral posterior também pode ser a base de outras habilidades de navegação, como quando um peixe nada para um local específico a fim de se abrigar, dizem os pesquisadores.
“Esse é um circuito bem desconhecido para esta forma de navegação, que achamos que pode estar subjacente a circuitos hipocampais de ordem superior para exploração e navegação baseada em pontos de referência”, afirmou Misha Ahrens, líder sênior do grupo de Janelia.
