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O sensor de MRI revela como a dopamina conduz a actividade de cérebro

Usando um sensor especializado (MRI) da ressonância magnética, os neurocientistas do MIT descobriram como a dopamina liberada profundamente dentro do cérebro influencia regiões próximas e distantes do cérebro.

A dopamina joga muitos papéis no cérebro, especialmente relativo ao movimento, à motivação, e ao reforço do comportamento. Contudo, até aqui foi difícil estudar precisamente como uma inundação da dopamina afecta a actividade neural durante todo o cérebro. Usando sua técnica nova, a equipe do MIT encontrou que a dopamina parece exercer efeitos significativos em duas regiões do córtice do cérebro, incluindo o córtice de motor.

Houve muito trabalho nas conseqüências celulares imediatas da liberação da dopamina, mas aqui o que nós estamos olhando estão as conseqüências do que a dopamina está fazendo em um nível cérebro-mais largo.”  

Alan Jasanoff, professor do MIT da engenharia biológica, o cérebro e ciências cognitivas, e ciência e engenharia nucleares. Jasanoff é igualmente um membro do associado do instituto do McGovern do MIT para a pesquisa do cérebro e o autor superior do estudo

A equipe do MIT encontrou que além do que o córtice de motor, a área remota do cérebro a mais afectada pela dopamina é o córtice insular. Esta região é crítica para muitas funções cognitivas relativas à percepção dos estados internos do corpo, incluindo estados físicos e emocionais.

O postdoc Nan Li do MIT é o autor principal do estudo, que aparece hoje na natureza.

Seguindo a dopamina

Como outros neurotransmissor, a dopamina ajuda os neurônios a comunicar-se um com o otro sobre distâncias curtos. A dopamina guardara o interesse particular para neurocientistas devido a seu papel na motivação, no apego, e em diversas desordens neurodegenerative, incluindo a doença de Parkinson. A maioria da dopamina do cérebro é produzida no midbrain pelos neurônios que conectam ao striatum, onde a dopamina é liberada.

Por muitos anos, o laboratório de Jasanoff tem desenvolvido ferramentas para estudar como os fenômenos moleculars tais como a liberação do neurotransmissor afectam funções cérebro-largas. Na escala molecular, as técnicas existentes podem revelar como a dopamina afecta pilhas individuais, e na escala do cérebro inteiro, a ressonância magnética funcional (fMRI) pode revelar como o active uma região particular do cérebro é. Contudo, foi difícil para neurocientistas determinar como a actividade da único-pilha e a função cérebro-larga são ligadas.

“Houve muito poucos estudos cérebro-largos da função dopaminergic ou realmente alguma função do neurochemical, na grande parte porque as ferramentas não estão lá,” Jasanoff diz. “Nós estamos tentando preencher as diferenças.”

Aproximadamente 10 anos há, seu laboratório desenvolveu os sensores de MRI que consistem nas proteínas magnéticas que podem ligar à dopamina. Quando este emperramento ocorre, as interacções magnéticas dos sensores com tecido circunvizinho enfraquecem-se, escurecendo o sinal do MRI do tecido. Isto permite pesquisadores monitora continuamente níveis da dopamina em uma parte específica do cérebro.

Em seu estudo novo, Li e Jasanoff expor para analisar como a dopamina liberada no striatum dos ratos influencia a função neural localmente e em outras regiões do cérebro. Primeiramente, injectaram seus sensores da dopamina no striatum, que é ficado situado profundamente dentro do cérebro e joga um papel importante no movimento de controlo. Então estimularam electricamente uma parte do cérebro chamado o hipotálamo lateral, que é uma técnica experimental comum para recompensar o comportamento e induzir o cérebro para produzir a dopamina.

Então, os pesquisadores usaram seu sensor da dopamina para medir níveis da dopamina durante todo o striatum. Igualmente executaram o fMRI tradicional para medir a actividade neural em cada parte do striatum. A sua surpresa, encontraram que as concentrações altas da dopamina não fizeram os neurônios mais activos. Contudo, uns níveis mais altos da dopamina fizeram os neurônios permanecer activos por um período de tempo mais longo.

“Quando a dopamina foi liberada, havia uma duração mais longa da actividade, sugerindo uma resposta mais longa à recompensa,” Jasanoff diz. “Que pode ter algo fazer com como a dopamina promove aprender, que é uma de suas funções chaves.”

Efeitos de longo alcance

Após ter analisado a dopamina libere no striatum, os pesquisadores expor para determinar esta dopamina pôde afectar uns lugar mais distantes no cérebro. Para fazer aquele, executaram a imagem lactente tradicional do fMRI no cérebro ao igualmente traçar a liberação da dopamina no striatum. “Combinando estas técnicas que nós poderíamos sondar estes fenômenos em uma maneira de que não fosse feito antes,” Jasanoff diz.

As regiões que mostraram os impulsos os mais grandes na actividade em resposta à dopamina eram o córtice de motor e o córtice insular. Se confirmado em estudos adicionais, os resultados podiam ajudar pesquisadores a compreender os efeitos da dopamina no cérebro humano, incluindo seus papéis no apego e aprendendo.

“Nossos resultados poderiam conduzir aos biomarkers que poderiam ser vistos em dados do fMRI, e estas correlações da função dopaminergic poderiam ser úteis para analisar animal e fMRI humano,” Jasanoff diz.