Animais

‘Bug Brain Soup’ expande cardápio para cientistas que estudam cérebros de animais


Usando uma técnica surpreendentemente simples, os pesquisadores do Departamento de Neurociência da Universidade do Arizona conseguiram estimar quantas células cerebrais constituem o cérebro de várias espécies de abelhas, formigas e vespas. O trabalho revelou que certas espécies de abelhas têm uma densidade maior de células cerebrais do que até mesmo algumas espécies de pássaros, enquanto as formigas foram descobertas com menos células cerebrais do que o esperado originalmente.

Publicado em jornal científico Anais da Royal Society B, o estudo marca a primeira vez que o novo método de contagem de células foi aplicado a animais invertebrados e fornece um protocolo robusto e reproduzível para outros grupos de pesquisa que estudam cérebros de animais invertebrados.

Por mais de um século, os cientistas tentaram medir e comparar os cérebros e componentes do cérebro de vertebrados entre as espécies em um esforço para tirar conclusões sobre como os cérebros suportam as habilidades cognitivas e comportamentais e os requisitos ecológicos dos animais. As teorias das habilidades cognitivas dos cérebros dos animais, incluindo as dos restos fossilizados dos ancestrais evolutivos dos humanos, baseiam-se nessas medições.

Para fazer isso, os cientistas precisam saber quantos neurônios constituem um determinado cérebro. Até recentemente, era extremamente tedioso e demorado contar ou estimar o número de neurônios em um cérebro, mesmo com computadores e sistemas baseados em software.

Por esse motivo, havia muito poucos números confiáveis ​​de neurônios disponíveis para qualquer animal, incluindo o cérebro humano. Em vez disso, os pesquisadores do cérebro confiaram em estimativas e extrapolações baseadas em medições do tamanho ou massa do cérebro. Mas essa abordagem pode ser repleta de incertezas e preconceitos, de acordo com os autores deste estudo. Por exemplo, enquanto animais maiores, como regra geral, tendem a ter cérebros maiores do que animais menores, o volume e a massa de um determinado cérebro por si só não dizem muito sobre suas habilidades cognitivas.

“O quão grande ou pesado é um cérebro não dá a melhor medida das habilidades cognitivas de um animal”, diz o autor principal do estudo, R. Keating Godfrey, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Biologia Molecular e Celular.

Por que o ‘cérebro de pássaro’ é realmente um elogio?

Um dos principais motivos é que o tamanho de um cérebro é menos relevante para sua capacidade de processamento em comparação com o número de neurônios ou células nervosas que ele contém. Isso é análogo ao poder de processamento de um computador, que tem pouco a ver com o tamanho físico de seu processador central. Os neurônios são tipos de células altamente especializados, encontrados em praticamente todas as espécies do reino animal.

Compare, por exemplo, a lebre do mar, uma lesma marinha gigante encontrada na costa da Califórnia que pode pesar mais de 5 quilos e meio, com a mosca da fruta Drosophila. O cérebro da lesma marinha por si só supera em brilho a mosca inteira, mas tem apenas 18.000 neurônios, muito menos do que a mosca cerca de 100.000.

“Só porque o cérebro de uma espécie é 10 vezes maior do que o de outra não significa que tenha 10 vezes mais neurônios”, diz a autora Wulfila Gronenberg, professora de neurociência que lidera um grupo de pesquisa no Departamento de Neurociências . dedicado a desvendar os mistérios do cérebro dos insetos.

Embora “cérebro de pássaro” seja amplamente usado como um termo depreciativo para a falta de inteligência, na verdade é um termo impróprio, diz Gronenberg.

“Os cérebros das aves têm muito mais neurônios do que um mamífero típico de tamanho comparável”, diz ele. “Os pássaros precisam navegar no espaço tridimensional durante o vôo e, para obter todo esse poder de processamento em um pacote pequeno e leve, seus neurônios são menores e mais densamente compactados.”

Cérebros sociais

O grupo de pesquisa de Gronenberg está interessado nas fundações neurais de insetos que vivem em comunidades sociais, como abelhas ou muitas vespas.

“Queríamos saber: existe algo especial sobre o cérebro dos insetos sociais?” Godfrey diz.

Especificamente, ela e seus colegas começaram a estudar se a hipótese do “cérebro social”, que foi desenvolvida para animais vertebrados e postula que o tamanho de um cérebro ou de uma determinada região do cérebro se correlaciona com o tamanho do grupo social e comportamentos do grupo, é também válido para insetos sociais.

Com a ajuda de alunos de graduação, Godfrey trabalhou na adaptação de uma técnica, desenvolvida em 2005 pela neurocientista brasileira Suzanna Herculano-Houzel, que revolucionou o campo da neurociência de vertebrados, para o cérebro dos insetos. Em vez de cortar cérebros em centenas ou milhares de seções finas e contar neurônios em cada seção, o método requer apenas que o tecido cerebral seja homogeneizado. Isso é o que ciência significa “misturado”, o que resulta em sopa de cérebro.

“Liberamos os núcleos das células para que possamos contá-los”, diz Godfrey. “Os vertebrados têm regiões e estruturas cerebrais dedicadas que podem ser amostradas, mas em insetos, podemos simplesmente esmagar tudo. Assim, obtemos uma contagem da densidade neuronal de todo o cérebro.”

Godfrey e seus co-autores compararam as contagens de células cerebrais com o tamanho do corpo de uma ampla gama de himenópteros (abelhas, vespas e formigas) e descobriram que as relações entre o número de neurônios e o tamanho do cérebro são muito semelhantes às encontradas em vertebrados.

Coloque um número no cérebro de uma formiga

Certas abelhas, relatou a equipe, têm um número particularmente alto de neurônios, o que deve estimular pesquisas renovadas sobre suas habilidades comportamentais, e as formigas, em geral, têm menos neurônios do que suas vespas e abelhas, provavelmente porque não voam e, portanto, , eles precisam de menos. poder do cérebro para processamento visual e controle de vôo.

Descobriu-se que algumas abelhas têm densidades de células cerebrais ainda mais altas do que alguns dos cérebros mais compactos de pássaros e mamíferos. Por exemplo, a abelha do suor verde metálico, que é comumente vista no sudoeste e pertence ao gênero Augochlorella, tem um número particularmente alto de neurônios para o tamanho do seu cérebro – cerca de 2 milhões por miligrama, mais do que a densidade de neurônios. Estados Unidos. a menor espécie de vertebrado: musaranhos fumegantes em mamíferos e cristas douradas em pássaros.

As formigas, por outro lado, tendiam a estar na extremidade inferior do espectro. Comparadas às abelhas e vespas, as formigas tinham cérebros pequenos e relativamente poucas células cerebrais. Uma espécie de formiga coletora do deserto comum no Arizona tinha apenas 400.000 células por miligrama de massa cerebral. Considerando que o cérebro desta formiga pesa menos de 1 miligrama, o animal consegue sobreviver com um total de 90.000 células cerebrais, estima Gronenberg.

“Achamos que isso tem a ver com a capacidade de voar, o que tornaria menos sobre inteligência, mas mais sobre processamento de informações”, diz ele. “As formigas dependem de informações olfativas, enquanto as abelhas dependem mais de informações visuais.”

Quão baixo você pode ir?

Essas descobertas levantam a questão de quantas células cerebrais a natureza precisa para o funcionamento do cérebro. Os cérebros de invertebrados tendem a ter neurônios altamente especializados, cada um dos quais desempenha uma determinada tarefa, de acordo com os autores do estudo, permitindo-lhes realizar tarefas com um cérebro pequeno e um pequeno número de neurônios.

Gronenberg destaca a pequena vespa fada como uma forte candidata ao prêmio de “menor cérebro no mundo dos insetos”. Três fios de cabelo humano, colocados lado a lado, cobririam o comprimento do corpo da pequena criatura, cujo cérebro consiste em menos de 10.000 neurônios.

“No entanto, essa vespa parasita pode fazer tudo o que precisa para sobreviver”, diz Gronenberg.

“Ele pode encontrar um hospedeiro, pode acasalar, pode colocar ovos, pode andar e pode voar”, diz ele. “Enquanto um pequeno inseto pode ter apenas um ou alguns neurônios para realizar uma função específica, humanos e outros vertebrados tendem a ter muitos milhares, ou mesmo dezenas de milhares, desses neurônios especializados dedicados a uma tarefa, o que nos permite fazer coisas com mais precisão e sofisticadamente. “

Este trabalho foi financiado pela National Science Foundation (bolsa número ISO-1354191) e uma bolsa do Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar da Universidade.


Traduzido de Science Daily

Source link

Artigos relacionados

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *

Botão Voltar ao topo