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Neurônios de pássaros canoros para cognição avançada refletem a fisiologia dos mamíferos.

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Neurocientistas da Universidade de Massachusetts Amherst, que examinaram neurônios geneticamente identificados no prosencéfalo de um pássaro canoro, descobriram um panorama notável de fisiologia, codificação auditiva e funções de rede que espelhavam as do cérebro dos mamíferos.

A pesquisa, publicada em 13 de maio em Biologia atual, avança a compreensão do funcionamento fundamental de circuitos cerebrais complexos. Isso sugere que os tipos de células antigas do pálio, as regiões externas do cérebro que incluem o córtex, provavelmente retiveram características ao longo de milhões de anos que são os blocos de construção da cognição avançada em pássaros e mamíferos.

“Nós, como neurocientistas, estamos percebendo que os pássaros podem fazer coisas sofisticadas e têm circuitos sofisticados para fazer essas coisas”, diz o neurocientista comportamental Luke Remage-Healey, professor associado de ciências psicológicas e do cérebro e autor principal do artigo.

Pela primeira vez, a equipe de neurocientistas, incluindo o autor principal Jeremy Spool, que atuou como pós-doutorado no National Institutes of Health (NIH) no laboratório Remage-Healey, usou a optogenética viral para definir as identidades moleculares dos tipos de excitação e células inibitórias em tentilhões-zebra (Taeniopygia guttata) e as relacionam com suas propriedades fisiológicas.

“Na comunidade de pássaros canoros, há muito tempo temos o palpite de que, quando gravamos as assinaturas elétricas desses dois tipos de células, dizemos: ‘Esse é um suposto neurônio excitatório, é um suposto neurônio inibitório.’ Agora sabemos que essas características são baseadas na verdade molecular “, diz Remage-Healey.” Sem sermos capazes de identificar os tipos de células com esses vírus, não poderíamos aprender como as características da rede e das células se assemelham às dos mamíferos. Porque o as arquiteturas do cérebro são muito diferentes. “

A equipe de pesquisa usou vírus de uma coleção com curadoria do co-autor Yoko Yazaki-Sugiyama no Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa no Japão para realizar experimentos optogenéticos virais no cérebro. Com a optogenética, a equipe usou flashes de luz para manipular um tipo de célula independentemente da outra. A equipe direcionou neurônios excitatórios contra inibitórios (usando os promotores CaMKII? E GAD1, respectivamente) no pálio auditivo do tentilhão-zebra para testar previsões baseadas no pálio dos mamíferos.

“Há tanto trabalho sobre a fisiologia desses diferentes tipos de células no córtex dos mamíferos que fomos capazes de alinhar uma série de previsões sobre quais características as aves podem ou não ter”, diz Spool.

O CaMKII? e as populações de GAD1 no pássaro canoro eram distintas “exatamente nas proporções que você esperaria do cérebro dos mamíferos”, diz Spool. Usando as populações de tipos de células isoladas, os pesquisadores examinaram sistematicamente se cada população corresponderia à fisiologia de suas contrapartes mamíferas.

“À medida que progredíamos, repetidamente essas populações de células agiam como se fossem essencialmente do córtex de mamíferos de muitas maneiras fisiológicas”, disse Spool.

Remage-Healey acrescenta: “A correspondência entre o córtex nos mamíferos e o que estamos extraindo com os tipos celulares identificados molecularmente nas aves é bastante surpreendente.”

Em pássaros e mamíferos, acredita-se que esses neurônios suportem funções cognitivas avançadas, como memória, reconhecimento individual e aprendizagem associativa, diz Spool.

Remage-Healey diz que a pesquisa, apoiada por doações do NIH, ajuda a delinear “os fundamentos de como o cérebro funciona”. Conhecer os detalhes básicos estabelece a base para o desenvolvimento de descobertas que podem levar a intervenções neurológicas para distúrbios cerebrais.

“Isso pode nos ajudar a descobrir qual a diversidade do cérebro ao desempacotar esses circuitos e como eles podem dar errado”, disse Remage-Healey.

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Traduzido de Science Daily

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