Os dendritos: o início de uma revolução

março 30, 2019
Um estudo demonstrou que os dendritos são muito mais do que simples condutores passivos. Eles geram seus próprios sinais elétricos, em picos cinco vezes maiores e frequentes do que os picos que provêm dos núcleos dos neurônios. Esta informação pode ser o ponto de partida de uma verdadeira revolução.

Durante muitos anos, a neurociência usou diferentes ferramentas para tentar “ouvir” as conversas dos neurônios. Assim como os linguistas decifram uma linguagem desconhecida, os cientistas tentam decodificar os padrões de disparo neural para investigar a gramática do cérebro. Nestas tentativas, eles parecem ter encontrado novos protagonistas: os dendritos.

As últimas pesquisas parecem estar demonstrando que a neurociência, no que diz respeito à estimação da capacidade do nosso cérebro, está apenas arranhando a superfície do conhecimento. A universidade de UCLA descobriu uma camada oculta de comunicação neuronal por meio dos dendritos. Isso nos leva a supor que a capacidade do cérebro pode ser até 100 vezes maior do que a ciência imaginava.

Esta descoberta pode mudar significativamente as bases da neurociência convencional. Até poucos meses elas eram apoiadas na crença de que os dendritos eram como cabos passivos que transportavam sinais elétricos ao corpo neural (soma), mas esta pesquisa demonstrou que eles são muito mais do que isso. Os dendritos geram seus sinais elétricos em picos cinco vezes maiores e mais frequentes do que os picos provenientes dos núcleos dos neurônios.

Neurônios do cérebro

Quais são as implicações desta descoberta?

Falamos de uma mudança muito radical no conhecimento que a neurociência tem sobre o funcionamento do cérebro. Entre outras coisas, é possível que os processos de aprendizagem ocorram no nível dos dendritos, e não nos somas dos neurônios.

A neurociência convencional acredita que os sinais elétricos que os corpos celulares emitem são a base das nossas habilidades cognitivas. Agora, sabemos que os dendritos não têm uma função passiva e que também emitem seus próprios sinais elétricos.

Se isso não fosse surpreendente por si só, os pesquisadores descobriram que os dendritos também são inteligentes. Eles são capazes de adaptar seu disparo elétrico com o tempo. Este tipo de plasticidade só havia sido observado até então nos corpos neuronais. Isso sugere que os dendritos são capazes de aprender.

Devido ao fato de que são muito mais ativos do que o corpo celular, podemos começar a intuir que muita da informação gerada em um neurônio ocorre no nível dos dendritos, sem que estes informem o corpo celular. Ou seja, os dendritos podem agir como unidade de cálculo e processar informações. Uma independência que, até poucos meses atrás, era impensável.

“É como descobrir repentinamente que os cabos que levam a CPU do seu computador também podem processar informação”.
– Dr. Mayank R. Mehta, diretor da pesquisa –

A capacidade do cérebro

A equipe de pesquisa do Dr. Mayank R. Mehta criou um sistema que permitiu colocar eletrodos perto dos dendritos dos ratos. Este sistema permite captar sinais elétricos do animal durante o tempo em que está acordado e realizando suas atividades diárias, bem como durante o sono. Desta maneira, conseguiram monitorar, durante quatro dias seguidos, a atividade elétrica dos dendritos e transmiti-la ao vivo para os computadores.

Os eletrodos foram implantados na área do cérebro vinculada ao planejamento de movimentos, o córtex parietal posterior. O que conseguiram captar foi que durante os períodos de sono os sinais elétricos pareciam ondas irregulares, e cada uma tinha um pico.

Ou seja, enquanto os ratos dormiam, os dendritos conversavam entre si, e o faziam em disparos elétricos até cinco vezes mais rápidos do que os originados nos corpos celulares. Durante os períodos de vigília, a velocidade de disparo se multiplicou por dez.

Os caminhos do cérebro

Os dendritos: mediadores do aqui e agora

Outra descoberta impactante desta pesquisa foi o tipo de sinal emitido pelos dendritos. Os sinais elétricos dos dendritos podem ser digitais, mas também mostraram grandes flutuações, quase o dobro do que as próprias espinhas. Este tipo de flutuação ampla demonstra que o dendrito também possui uma atividade de computação analógica, algo que nunca havia sido visto em nenhum padrão de atividade neuronal.

Acredita-se que este tipo de emissão do dendrito possa estar relacionado com o tempo e o espaço. Observando o comportamento dos ratos em um labirinto, foram distinguidos dois tipos de sinais. Um deles, em forma de picos desde o corpo celular como antecipação a um comportamento. Neste caso, era antes de dobrar a esquina. Enquanto isso, os dendritos emitiram seus sinais de cálculo justamente no momento em que o animal dobrava a esquina.

Parece que a neurociência esteve subestimando o poder computacional do cérebro. A partir da perspectiva do volume, e devido ao fato de que os dendritos são 100 vezes maiores do que o soma, poderíamos supor que o cérebro tem, na realidade, uma capacidade de processamento 100 vezes maior do que imaginávamos. Parece que o neurônio não é mais a unidade computacional básica do cérebro, já que os dendritos tomaram seu lugar.

  • Moore, J. J., Ravassard, P. M., Ho, D., Acharya, L., Kees, A. L., Vuong, C., & Mehta, M. R. (2017). Dynamics of cortical dendritic membrane potential and spikes in freely behaving rats. Science, 355(6331), eaaj1497.