Nosso cérebro funciona através da atividade de seus quase 100 bilhões de neurônios que cada coletar, processar e transmitir informações em forma de sinais elétricos. Mas até agora, não se sabia muito sobre como as diferenças nas propriedades dessas células de pessoa para pessoa importam para habilidades cognitivas humanas, como inteligência.Algumas evidências sugeriram que o tamanho dos chamados dendritos, as protrusões longas ramificadas através das quais cada neurônio recebe sinais de milhares de outras células, pode desempenhar um papel: especialmente em áreas cerebrais que integram diferentes tipos de informações, como os lobos frontal e temporal, as células cerebrais têm dendritos maiores. Nessas áreas do cérebro, o córtex, onde a maioria dos neurônios está, também é mais espesso em pessoas com QI mais alto. Estudos teóricos também previram que dendritos maiores podem ajudar as células a iniciar sinais elétricos mais rapidamente.
mas por causa do acesso muito difícil aos neurônios vivos humanos, era uma questão em aberto até agora se alguma dessas propriedades celulares poderia ser comprovada como realmente relacionada à inteligência humana.
uma colaboração de neurocientistas básicos da Universidade Livre de Amsterdã com neurocirurgiões e psicólogos clínicos do Amsterdam University Medical Center agora tornou possível descobrir se os cérebros mais inteligentes estão realmente melhor equipados com células mais rápidas e maiores. “O estudo é o primeiro a ter a perspectiva de célula única e vincular as propriedades celulares à inteligência humana”, explica o autor sênior Prof. Huib Mansvelder, especialista em neurociência celular que está trabalhando no projeto cérebro humano.
a equipe holandesa estudou 46 pessoas que precisavam de cirurgia para tumores cerebrais ou epilepsia. Cada paciente fez um teste de QI antes da operação, como parte de uma avaliação de pré-cirurgia. Para acessar a parte doente no fundo do cérebro, os cirurgiões geralmente precisam remover pequenas amostras não danificadas do lobo temporal. Essas amostras ainda continham células vivas que os cientistas estudaram. Tanto o tamanho quanto a complexidade dendrítica das células, bem como seus sinais elétricos – os chamados potenciais de ação – foram medidos no laboratório e comparados com os escores de QI.
Resumo da abordagem: o cientista foi capaz de coletar um conjunto de dados multidimensionais ricos em informações de indivíduos humanos, incluindo fisiologia de célula única, morfologia neuronal, ressonância magnética e pontuações de teste de QI. A área do cérebro destacada em azul indica a localização das medições de espessura cortical, o quadrado preto indica a origem típica do tecido cortical ressecado
eles descobriram que as células de pessoas com QI mais alto têm dendritos mais longos e complexos e potenciais de ação mais rápidos, especialmente durante o aumento da atividade. Com a modelagem computacional, eles também podem mostrar que neurônios com dendritos maiores e potenciais de ação mais rápidos podem processar mais informações entrando e podem passar informações mais detalhadas para outros neurônios.”Tradicionalmente, a pesquisa sobre inteligência humana se concentra em três estratégias principais: estudos de imagem cerebral de estrutura e função cerebral, estudos genéticos para encontrar genes associados à inteligência e psicologia comportamental”, explica Huib Mansvelder estudos psicológicos comportamentais mostraram que pontuações mais altas de QI estão associadas a tempos de reação mais rápidos dos sujeitos. As novas descobertas fornecem uma explicação celular para essa associação e vinculam os achados das abordagens separadas, explicando como os genes identificados para a inteligência podem levar ao aumento da espessura cortical, neurônios maiores, bem como tempos de reação mais rápidos em pessoas com QI mais alto.
assim, o estudo conecta os níveis de organização no cérebro humano da função das células aos circuitos ao comportamento. “Esse é um dos principais objetivos para trabalharmos em conjunto com todos esses parceiros de outras disciplinas da neurociência no projeto cérebro humano, para vincular os diferentes níveis de conhecimento sobre o cérebro”, diz o cientista. Estudos de acompanhamento já estão planejados. “Como o número de QI é o resultado resumido de uma ampla gama de testes, agora temos a oportunidade de investigar os dados e examinar mais de perto quais habilidades em particular estão mais correlacionadas a esses recursos celulares.”Potenciais de ação mais rápidos e dendritos maiores para receber e processar mais informações sinápticas podem parecer uma pequena diferença entre os neurônios. No entanto, uma vez que nosso cérebro é composto de cerca de 100 bilhões de neurônios, este efeito rapidamente se multiplica para um grande efeito sobre o potencial computacional do cérebro como um todo: “É um pequeno passo no nível de um único neurônio, um salto gigante para o poder computacional do cérebro”, diz Mansvelder.
publicação em eLife:
neurônios piramidais humanos grandes e rápidos associados à inteligência
autores: Natalia A. Goriounova, Djai B. Heyer, René Wilber, Matthijs B. Verhoog, Michele Giugliano, Christophe Verbist, Josué Obermayer, Âmbar Kerkhofs, Harriët Smeding, Maaike Verberne, Sander Idema, Johannes C. Baayen, Anton W. Pieneman, Christiaan P. J. de Kock, Martin Klein, Huibert D. Mansvelder.
https://elifesciences.org/articles/41714 , Doi: 10.7554 / eLife.41714
Contato:
Prof. Huib Mansvelder
[email protected]
Prof. Huib Mansvelder chefes de Departamento Integrativa de Neurofisiologia da Universidade Livre de Amesterdão. Sua equipe de pesquisa está liderando em áreas como modelagem de células únicas e medições em neurônios humanos vivos. No HBP, ele contribui para a área de pesquisa da organização do cérebro humano, que estuda a complexidade do cérebro, desde o nível de expressão gênica e moléculas até os fenômenos de alto nível da cognição.
Ver também:
OCT. 9, 2018
a acetilcolina altera rapidamente a inibição lateral em circuitos corticais
em uma publicação recente na Nature Communications, A equipe de Huib Mansvelder revelou efeitos rápidos do neuromodulador acetilcolina em redes neuronais corticais humanas e de camundongos. https://www.humanbrainproject.eu/en/follow-hbp/news/acetylcholine-rapidly-alters-lateral-inhibition-in-cortical-circuits/