Uma nova pesquisa revela que as células especializadas dentro dos circuitos neurais que desencadeiam o aprendizado complexo em pa¡ssaros canoros tem uma semelhança impressionante com um tipo de canãlula neural associada ao desenvolvimento de habilidades motoras finas no cortex do cérebro humano.

O estudo realizado por cientistas da Oregon Health & Science University publicado hoje na revista Nature Communications .

"Estas são as propriedades de que vocêprecisa se quiser ter um canto masculino que seja preciso e distinto, para que a faªmea possa escolher com qual pa¡ssaro deseja acasalar", disse o coautor Henrique von Gersdorff, Ph.D., cientista saªnior da OHSU Vollum Institute. "Vocaª precisa de um cérebro altamente especializado para produzir isso."

Benjamin Zemel, Ph.D., um pa³s-doutorado na OHSU, éo autor principal e conduziu a maior parte do trabalho desafiador de eletrofisiologia envolvido no uso de fatias finas do cérebro e registro de canãlula única.

O estudo revela que um determinado grupo de neura´nios expressa um conjunto de genes que modulam as protea­nas do canal de a­ons de sãodio. Esses canais ia´nicos geram sinais elanãtricos usados ​​para a comunicação entre as células do sistema nervoso. Nesse caso, a montagem permite que os neura´nios disparem picos repetitivos - conhecidos como potenciais de ação - em velocidades e frequências extremamente altas enquanto o pa¡ssaro canta.

O estudo descreve "picos ultrarra¡pidos" que duram apenas 0,2 milissegundos - em comparação com a maioria dos picos de potencial de ação que duram um milissegundo ou mais. Um milissegundo éem si extremamente rápido, um milanãsimo de segundo.

Além disso, as descobertas sugerem novos caminhos para a compreensão do mecanismo em vários aspectos do comportamento e desenvolvimento humano que envolve o controle motor fino.

Os pesquisadores dizem que a montagem de neura´nios e canais ia´nicos envolvidos no canto do tentilha£o-zebra macho se assemelha a uma montagem semelhante de neura´nios conhecida como células de Betz no cortex motor prima¡rio do cérebro humano.

Entre as maiores células cerebrais conhecidas em humanos, as células Betz tem axa´nios longos e grossos que podem propagar picos em velocidades e frequências muito altas. Como tal, são considerados importantes para as habilidades motoras finas envolvendo ma£os, panãs, dedos e pulsos.

"Pense em um pianista", disse o coautor Claudio Mello, MD, Ph.D., professor de Neurociênciacomportamental na Escola de Medicina OHSU. "Eles estãopensando tão rápido que precisam confiar em memórias e ações que são aprendidas e armazenadas. Tocar viola£o éa mesma coisa."

O estudo divulgado hoje éresultado de uma conversa informal que ocorreu inicialmente durante um almoa§o no Mackenzie Hall Cafanã, no campus Marquam Hill da OHSU.

Mello, um neurocientista comportamental que confiou no tentilha£o-zebra como modelo animal, conhece Von Gersdorff socialmente há20 anos. Certo dia, durante o almoa§o no refeita³rio, Mello abriu seu laptop e mostrou a imagem do cérebro de um jovem tentilha£o-zebra com uma idade pouco antes de comea§ar a cantar, seguida por uma segunda imagem revelando uma subunidade reveladora de protea­nas que se materializou após o pa¡ssaro tinha idade suficiente para comea§ar a cantar.

"Algo nota¡vel estava acontecendo em um período de apenas alguns dias", disse von Gersdorff, especialista em eletrofisiologia e biofa­sica de neura´nios. "Eu disse que esta éexatamente a protea­na que estivemos estudando no sistema auditivo de roedores. Ela promove picos de alta frequência."

Mello disse que o novo estudo aprofunda a compreensão cienta­fica do mecanismo envolvido no aprendizado de habilidades motoras finas.

“Este éum modelo muito importante e achamos que este novo estudo tem amplo potencial”, disse ele.

O fato de essas mesmas propriedades do circuito motor serem compartilhadas por espanãcies que divergiram hámais de 300 milhões de anos mostra a força da descoberta, disseram von Gersdorff e Mello. Os pesquisadores dizem que as propriedades neuronais que descobriram no tentilha£o-zebra macho podem ser otimizadas para velocidade e precisão por meio da evolução convergente.

Tambanãm sugere mecanismos que podem estar envolvidos quando a conexão da¡ errado. Von Gersdorff disse que épossí­vel que algumas mutações genanãticas que afetam essas células Betz possam causar efeitos relativamente leves, como a gagueira, que pode ser superada pelo aprendizado, enquanto outras mutações podem ter efeitos mais pronunciados, como aquelas envolvidas em doenças progressivas, como a esclerose lateral amiotra³fica ou ALS.