A adolescência é uma fase definidora não apenas para o crescimento social e físico, mas também para o desenvolvimento do cérebro. Durante esse período, habilidades mentais avançadas, como planejamento, raciocínio e tomada de decisões, continuam a amadurecer. Apesar disso, os cientistas ainda não têm uma compreensão completa de como as redes cerebrais complexas são formadas durante este período crítico.
No centro do desenvolvimento do cérebro estão as sinapses – conexões funcionais entre neurônios que permitem que as informações passem pelo cérebro. Durante décadas, os pesquisadores acreditaram que o número de sinapses aumentava continuamente durante a infância e depois diminuía durante a adolescência. Esta ideia levou à teoria amplamente aceita de que a “poda sináptica” excessiva, o processo de remoção de conexões fracas ou não utilizadas, pode contribuir para doenças neuropsiquiátricas. A esquizofrenia, que pode incluir alucinações, delírios e pensamento desorganizado, está frequentemente associada a este mecanismo.
Novas pesquisas desafiam teorias de longa data
Uma equipe de cientistas da Universidade de Kyushu encontrou evidências que lançam dúvidas sobre esta crença de longa data. Num estudo publicado em Conquistas da ciência No dia 14 de janeiro, os pesquisadores descobriram que o cérebro do adolescente não elimina simplesmente conexões. Em vez disso, também cria novos aglomerados de sinapses densamente compactados em partes específicas dos neurônios neste estágio de desenvolvimento.
“Não pretendíamos estudar distúrbios cerebrais”, diz o professor Takeshi Imai, da Faculdade de Ciências Médicas da Universidade de Kyushu. “Depois de desenvolver uma ferramenta de alta resolução para análise sináptica em 2016, observamos o córtex cerebral do rato por curiosidade. Além da beleza da estrutura neuronal, ficamos surpresos ao descobrir um ponto de acesso de alta densidade de espinhas dendríticas, até então desconhecido, as pequenas saliências nos dendritos onde se formam sinapses excitatórias.”
Aumentar o nível-chave do cérebro
O córtex cerebral é composto por seis camadas que trabalham juntas para formar circuitos neurais muito complexos. Imai e seus colegas concentraram-se nos neurônios da camada 5, que coletam informações de muitas fontes e enviam sinais para fora como saída final do córtex. Devido a esse papel, esses neurônios atuam como um ponto central de controle de como o cérebro processa as informações.
Para estudar essas células em detalhes, a equipe usou SeeDB2 – uma ferramenta de limpeza de tecidos desenvolvida pela equipe de Imai – junto com microscopia de super-resolução. Essa combinação permitiu aos pesquisadores examinar o tecido cerebral transparente pela primeira vez e criar imagens de espinhas dendríticas em todos os neurônios de nível 5.
Um ponto quente sináptico que aparece na adolescência
Imagens detalhadas revelaram uma imagem inesperada. Uma área específica do dendrito continha uma concentração incomumente densa de espinhas dendríticas, formando o que os pesquisadores chamam de “ponto quente”. Uma análise mais aprofundada revelou que este ponto quente não existe no início da vida, mas aparece na adolescência.
Para determinar exatamente quando essa mudança ocorre, a equipe acompanhou a distribuição da coluna vertebral em vários estágios de desenvolvimento. Em camundongos pré-desmame com duas semanas de idade, as espinhas dendríticas estavam distribuídas de maneira relativamente uniforme pelo neurônio. Entre três e oito semanas de idade, período que vai da primeira infância até a adolescência, a densidade da coluna aumenta dramaticamente em uma região do dendrito apical. Com o tempo, esse crescimento localizado levou à formação de um denso ponto quente de sinapses.
“Essas descobertas sugerem que a hipótese bem estabelecida de ‘poda sináptica adolescente’ precisa ser reconsiderada”, diz Imai.
Links para esquizofrenia e distúrbios cerebrais
A descoberta também poderia ajudar a explicar como certos distúrbios cerebrais se desenvolvem. “Embora a poda sináptica ocorra extensivamente nos dendritos, a formação de sinapses também ocorre em compartimentos dendríticos específicos durante o desenvolvimento cortical do adolescente. A interrupção desse processo pode ser um fator-chave em pelo menos alguns tipos de esquizofrenia”, diz Ryo Egashiro, primeiro autor do estudo e estudante de graduação na Escola de Pós-Graduação em Ciências Médicas da Universidade de Kyushu quando o estudo foi conduzido.
Para explorar esta ideia, os investigadores estudaram ratos com mutações em genes ligados à esquizofrenia, incluindo Setd1a, Hivep2 e Grin1. O desenvolvimento inicial parecia típico, com densidade espinhal normal até duas a três semanas após o nascimento. Durante a adolescência, no entanto, a formação de sinapses diminui significativamente, impedindo o desenvolvimento adequado de hotspots.
Durante muitos anos, a esquizofrenia foi vista principalmente como uma doença causada pela perda excessiva de sinapses. Estas descobertas sugerem outra possibilidade, a de que os problemas com a construção de novas sinapses durante a adolescência possam desempenhar um papel crítico. No entanto, os investigadores sublinham que o seu estudo se concentrou apenas em ratos e permanece incerto se os mesmos processos ocorrem em primatas ou em humanos.
Olhando para o futuro na pesquisa sobre desenvolvimento do cérebro
“No futuro, esperamos determinar quais regiões do cérebro formam essas novas conexões sinápticas durante a adolescência”, diz Imai. “Isso nos dirá quais esquemas estão realmente sendo construídos durante essa janela de desenvolvimento. Compreender como e quando essas conexões são formadas pode avançar nosso conhecimento tanto do desenvolvimento do cérebro quanto dos mecanismos subjacentes aos distúrbios neuropsiquiátricos.”
