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Os cérebros de todos os mamíferos exibem a conectividade igual, achados do estudo

Os pesquisadores na universidade de Tel Aviv, conduzida pelo prof. Yaniv Assaf da escola da neurobiologia, a bioquímica e a biofísica e a escola de Sagol da neurociência e prof. Yossi Yovel da escola do zoologia, da escola de Sagol da neurociência, e do museu de Steinhardt da história natural, conduziram um estudo primeiro--seu-amável projetado investigar a conectividade do cérebro em 130 espécies mamíferas. Os resultados intrigantes, conjecturas difundidas da contradição, revelaram que os níveis da conectividade do cérebro são iguais em todos os mamíferos, incluindo seres humanos.

Nós descobrimos essa conectividade do cérebro -- a saber a eficiência de transferência de informação através da rede neural -- não depende do tamanho ou da estrutura de nenhum cérebro específico. Ou seja os cérebros de todos os mamíferos, dos ratos minúsculos através dos seres humanos aos grandes touros e golfinhos, exibem a conectividade igual, e os cursos da informação com a mesma eficiência dentro deles. Nós igualmente encontramos que o cérebro preserva este balanço através de um mecanismo especial da compensação: quando a conectividade entre os hemisférios é alta, a conectividade dentro de cada hemisfério é relativamente baixa, e vice-versa.”

Prof. Yaniv Assaf, escola da neurobiologia, universidade de Tel Aviv

Os participantes incluíram pesquisadores do instituto veterinário de Kimron em Beit Dagan, a escola da informática na tau e a faculdade do Technion da medicina. O papel foi publicado na neurociência da natureza o 8 de junho.

Do “a conectividade cérebro é uma característica central, crítica ao funcionamento do cérebro,” prof. Assaf explica. “Muitos cientistas supor que a conectividade no cérebro humano é significativamente mais alta comparada a outros animais, como uma explicação possível para o funcionamento superior “do animal humano. “” Por outro lado, de acordo com o prof. Yovel, “nós sabemos que as características chaves estão conservadas durante todo o processo evolucionário. Assim, por exemplo, todos os mamíferos têm quatro membros. Neste projecto nós desejamos explorar a possibilidade que a conectividade do cérebro pode ser uma característica chave deste tipo -- mantido em todos os mamíferos apesar de sua tamanho ou estrutura do cérebro. Com tal fim nós usamos ferramentas avançadas da pesquisa.”

O projecto começou com as varreduras avançadas da difusão MRI dos cérebros de aproximadamente 130 mamíferos, cada um que representa uma espécie diferente. (Todos os cérebros foram removidos dos animais inoperantes, e nenhum animal euthanized para fins deste estudo.) Os cérebros, obtidos do instituto veterinário de Kimron, representaram muito uma vasta gama de mamíferos -- dos bastões minúsculos que pesam 10 relvados aos golfinhos cujo o peso pode alcançar centenas de quilogramas. Desde que os cérebros de aproximadamente 100 destes mamíferos MRI-tinham sido feitos a varredura nunca antes, o projecto gerou uma novela e global - base de dados original. Os cérebros de 32 seres humanos vivos foram feitos a varredura igualmente da mesma forma. A tecnologia original, que detecta a matéria branca no cérebro, permitiu os pesquisadores de reconstruir a rede neural: os neurônios e seus axónio (fibras de nervo) com que a informação é transferida, e as sinapses (junções) onde se encontram.

O desafio seguinte comparava as varreduras de tipos diferentes de animais, cujos os cérebros variam extremamente em tamanho e/ou estruturam. Com esta finalidade os pesquisadores empregaram as ferramentas da teoria de rede, um ramo da matemática que as permitisse de criar e aplicar um calibre uniforme da condutibilidade do cérebro: o número de sumários que uma mensagem deve se cruzar para obter de um lugar a outro na rede neural.

“O cérebro de um mamífero consiste em dois hemisférios conectados entre si por um grupo de fibras neurais (axónio) essa informação de transferência,” prof. Assaf explica. “Para cada cérebro que nós fizemos a varredura, nós mediu quatro calibres da conectividade: conectividade em cada hemisfério (conexões intrahemispheric), conectividade entre os dois hemisférios (interhemispheric), e conectividade total. Nós descobrimos que a conectividade total do cérebro permanece a mesma para todos os mamíferos, grande ou pequeno, incluindo seres humanos. Ou seja a informação viaja de um lugar a outro com o mesmo número de sinapses. Deve-se dizer, contudo, que os cérebros diferentes usam estratégias diferentes para preservar esta medida igual da conectividade total: alguns exibem a conectividade interhemispheric forte e uma conectividade mais fraca dentro dos hemisférios, quando outro indicarem o oposto.”

O prof. Yovel descreve uma outra descoberta interessante. “Nós encontramo-lo que as variações na compensação da conectividade caracterizam não somente a espécie diferente mas igualmente indivíduos diferentes dentro da mesma espécie,” dizemos. “Ou seja os cérebros de alguns ratos, bastões, ou seres humanos exibem uma conectividade interhemispheric mais alta às expensas da conectividade dentro dos hemisférios, e a outra maneira ao redor -- comparado a outro da mesma espécie. Seria fascinante supr como os tipos diferentes de conectividade do cérebro podem afectar várias funções cognitivas ou capacidades humanas tais como esportes, canção ou matemática. Tais perguntas serão endereçadas em nossa pesquisa futura.”

“Nosso estudo revelou uma lei universal: A conservação da conectividade do cérebro,” prof. Assaf conclui. “Esta lei denota que a eficiência de transferência de informação na rede neural do cérebro é igual em todos os mamíferos, incluindo seres humanos. Nós igualmente descobrimos um mecanismo da compensação que equilibrasse a conectividade em cada cérebro mamífero. Este mecanismo assegura-se de que a conectividade alta em uma área específica do cérebro, manifestada possivelmente com algum talento especial (por exemplo esportes ou canção) esteja opor sempre pela conectividade relativamente baixa em uma outra parte do cérebro. Nos projectos futuros nós investigaremos como o cérebro compensa a conectividade aumentada associada com as capacidades específicas e as aprendizagens.”

Source:
Journal reference:

Assaf, Y., et al. (2020) Conservation of brain connectivity and wiring across the mammalian class. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-020-0641-7.