Por que os neurônios humanos são diferentes dos de outros mamíferos?

d63c3982af18362d4d9bc54d6850f0a7 - January 15, 2022Escrito por Jeanna D. Smiley em novembro de 21, 2021- Fato inspecionado por Jessica Beake, Ph D.Uma ilustração de neurônios ramificados

  • Uma equipe de cientistas descobriu que os neurônios humanos têm drasticamente menos redes iônicas do que outros neurônios animais.
  • A espessura reduzida das redes iônicas pode aumentar o recurso de mente extra eficaz nas pessoas.
  • As pesquisas dos neurocientistas por liderar o caminho para o estudo de pesquisas futuras até as pressões transformadoras por trás dessa diferença.

Os neurônios são a base do sistema nervoso principal, que inclui a mente e também a coluna vertebral. Eles compartilham detalhes por meio de impulsos elétricos e também de sinais químicos.

A mente humana inclui cerca de 100 bilhões dessas células.

Os impulsos neuronais são criados pela tarefa de redes iônicas, que regulam o movimento de íons minerais, consistindo de potássio e também de sal. Normalmente, nas mentes dos animais, à medida que a dimensão dos neurônios aumenta, a espessura das redes iônicas nos neurônios também aumenta.

Para choque dos neurocientistas do Massachusetts Institute of Technology, em Cambridge, e também da Harvard Medical School, em Boston, essa não era a situação para os neurônios humanos.

Seu estudo de pesquisa aparece em uma versão de novembro de 2021 da Nature.

Lou Beaulieu-Laroche, Ph D., neurocientista e também redator principal da pesquisa, esclareceu em um artigo atual do LinkedIn: “Essas descobertas têm implicações importantes para a compreensão de nossas excelentes habilidades cognitivas e os desafios [que] as terapias derivadas de modelos animais enfrentam em ensaios clínicos em humanos. ”

O Dr. Beaulieu-Laroche chama este artigo de sua "maior conquista científica".

Explorando conexões alométricas

A dimensão neuronal estabelece os atributos de entrada-saída neuronal - a probabilidade de uma célula nervosa “disparar” obedecendo a um determinado grau de entrada de outros neurônios. Além disso, a dimensão dos neurônios difere comumente entre os tipos de animais.

O grupo de cientistas avaliou exemplos mentais de indivíduos com epilepsia que realmente realizaram terapia neurocirúrgica, musaranhos etruscos, ratos de computador, coelhos e também macacos, entre outros animais.

Os cientistas pretendiam "caracterizar os neurônios piramidais corticais da camada 5 em 10 espécies de mamíferos para identificar as relações alométricas que governam como a biofísica neuronal muda com o tamanho da célula".

Os escritores escolheram essa população de neurônios devido ao fato de serem "identificáveis ​​de forma confiável", e também os pesquisadores os pesquisaram exaustivamente. Alometria é o estudo de pesquisa de como as características de um animal de estimação se alteram com a dimensão.

Ao examinar 10 tipos, os cientistas podem examinar diferentes dimensões neuronais e também densidades corticais em todo o reino animal.

Em certos casos, os cientistas se concentraram em 2 tipos de rede de íons: redes dependentes de nucleotídeos cíclicos ativadas por hiperpolarização (HCN) e também redes de potássio ativadas por voltagem. Eles se concentraram nesses 2 devido ao fato de serem bastante fáceis de acessar e também terem um impacto sólido nas redes neuronais.

Exceção aos padrões

Os neurocientistas observaram um “plano de construção” regular para todos os tipos, com exceção das pessoas. Eles criam:

“Em 9 das 10 espécies, observamos regras conservadas que controlam a condutância dos canais de potássio e HCN dependentes de voltagem. Espécies com neurônios maiores e, portanto, relação superfície-volume diminuída, exibem condutâncias iônicas de membrana mais altas. ”

Nesse contexto, a condutância explica a capacidade dos íons de atravessarem convenientemente a camada da membrana de uma célula nervosa com redes de íons.

A Dra. Beaulieu-Laroche e também seus colegas de trabalho viram que os neurônios humanos decepcionam os mesmos padrões alométricos dos outros 9 animais. Em vez disso, o potássio controlado por voltagem e também as condutâncias da rede HCN foram bastante reduzidos nos neurônios humanos.

Essas pesquisas por mostram “princípios evolutivos conservados para biofísica neuronal em mamíferos, bem como características notáveis ​​do córtex humano”.

Capacidade computacional aprimorada

Vários dos escritores deste estudo de pesquisa tinham realmente em mente em estudos de pesquisa anteriores que os neurônios humanos são maiores do que os de outros animais.

No entanto, as pesquisas atuais por sugerem que os neurônios da camada 5 humana "não são apenas grandes [...], mas são fundamentalmente distintos."

"Detonic.shop" analisou o presente estudo de pesquisa com Keiland Cooper, Ph D., neurocientista da Universidade da Califórnia, Irvine. Ele não estava associado a este estudo de pesquisa.

O Dr. Cooper ficou fascinado com o fato de os neurônios humanos da camada 5 se destacarem em termos de redes iônicas. Ele adivinhou: “Talvez o cérebro humano divirja do padrão para atender a uma demanda de energia em mudança, ao contrário de outras espécies”.

O Dr. Beaulieu-Laroche e também seus co-autores pensam que a condutância da camada de membrana reduzida dos neurônios humanos permite ao córtex “alocar recursos energéticos para outros aspectos da função neuronal (por exemplo, transmissão sináptica) que são mais eficientes computacionalmente”.

Em outras palavras, o poder conservado por nutrir menos redes de íons poderia ajudar a mente humana a realizar outras tarefas extremamente complicadas.

'Novo e importante locus'

De acordo com seus escritores, este estudo de pesquisa fornece "um novo e importante locus para futuras investigações sobre a condição humana."

Os neurocientistas pretendem descobrir para onde está indo o poder adicional dos neurônios humanos. Eles também pretendem determinar se há alterações hereditárias específicas que tornam possível para os neurônios humanos se tornarem tão eficazes.

Além disso, esses cientistas se perguntam se os primatas cuidadosamente pertencentes a pessoas também têm espessura de rede de íons reduzida.

O Dr. Cooper também se prepara para essas explorações, conforme mostrou ao MNT:

“Estudos entre espécies como esses são fantásticos e, devido às dificuldades metodológicas, são feitos com muito menos frequência do que provavelmente deveriam ser.”

“Um estudo como este abrirá todo um novo conjunto de questões que terão de ser investigadas: o que pode estar por trás das diferenças entre os humanos e outras espécies? Existem marcadores genéticos específicos ou marcos de desenvolvimento onde as espécies divergem? Quais podem ser as implicações funcionais, ou o cérebro compensa de alguma forma? ”

O Dr. Cooper incluiu: “Estou muito animado para ver o trabalho de acompanhamento que resultará deste estudo”.

O futuro

Os cientistas ainda não reconhecem por que “a condutância [iônica] por quantidade é reduzida nas pessoas, ou por que é salva em todos os outros tipos examinados”. Isso certamente exigirá uma grande quantidade de exames extras.

Quanto às restrições, os cientistas explicam que o histórico da doença e também as terapias das pessoas por trás dos exemplos podem ter afetado o resultado desta pesquisa.

No entanto, eles têm em mente que "Estudos anteriores com extensa história do paciente e tipos de cirurgia não conseguiram observar correlações significativas entre a etiologia da doença e a morfologia dendrítica ou plasticidade sináptica."

Sobre este fator, o Dr. Cooper concorda; ele informou ao MNT: “Acho que os autores criam um caso convincente para que os neurônios humanos sejam representativos, no entanto, trabalhos adicionais para dissociar essas diferenças precisarão ser concluídos para confirmar este único estudo.”

Quanto às ações a seguir, os escritores terminam seu artigo tendo em mente:

“Um trabalho futuro empolgante é necessário para determinar as pressões evolutivas subjacentes a essas características distintas e sua contribuição para o funcionamento do cérebro humano.”

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