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O cérebro sacia a sede de maneiras diferentes
Depois de comer um saco de batatas fritas salgadas, você provavelmente sente sede. E depois de um longo período de exercícios, você provavelmente também sentirá sede. No entanto, esses dois tipos de sede não são iguais.
Por Caltech - 21/10/2020


Domínio público

No primeiro exemplo, você provavelmente pegaria água. Isso ocorre porque depois de comer batatas fritas, a concentração de sais e minerais no sangue aumenta, o que induz um estado denominado sede osmótica. Por outro lado, após o exercício, é provável que você pegue Gatorade ou algum outro líquido que pode tanto reidratar você quanto repor eletrólitos, minerais importantes para as funções do corpo. Essa sede, chamada de sede hipovolêmica, ocorre quando o volume de seu sangue é reduzido devido à perda de fluidos pela transpiração.

Agora, os pesquisadores do Caltech descobriram populações únicas de neurônios no cérebro do rato que conduzem separadamente a sede osmótica e a sede hipovolêmica. A pesquisa explorou uma técnica robusta e de alto rendimento para mapear neurônios que são ativados por um comportamento ou estímulo específico.

A pesquisa foi realizada no laboratório de Yuki Oka , professor de biologia e Chen Scholar , e está descrita em artigo publicado na revista Nature em 14 de outubro.

Duas regiões cerebrais são conhecidas por serem importantes no comportamento de beber em mamíferos, o órgão subfornical (SFO) e o organum vasculosum laminae terminalis (OVLT). O laboratório Oka demonstrou anteriormente que cada uma dessas regiões contém duas categorias gerais de neurônios: alguns que induzem o comportamento de beber e outros que o inibem.

Liderada por Allan-Hermann Pool, pós-doutorado em biologia e engenharia biológica, a equipe de pesquisadores teve como objetivo caracterizar os diferentes tipos de neurônios dentro dessas regiões. Os neurônios podem ser considerados "tipos" diferentes com base nos repertórios de genes que expressam. Com uma técnica chamada RNA-seq de célula única, Pool e seus colegas mediram a expressão do gene em todos os neurônios dentro do SFO e OVLT em camundongos. Eles descobriram que cada estrutura cerebral na verdade continha pelo menos oito tipos diferentes de neurônios. Esta é uma diversidade de células muito maior do que se supunha originalmente.

"Nossos resultados mostram que a sede é uma sensação multimodal causada por estímulos distintos. Esta é uma descoberta emocionante porque ilustra como nosso cérebro detecta estados internos usando uma estratégia muito semelhante aos sistemas sensoriais periféricos, como paladar e olfato",

Oka

Em seguida, a equipe examinou a função de diferentes tipos de células, desenvolvendo uma técnica rápida e escalável chamada mapeamento de estímulo para tipo de célula. Esta importante ferramenta permitiu à equipe determinar quais células estavam envolvidas em estados comportamentais específicos mapeando assinaturas moleculares com relação à ativação neural. Desta forma, a equipe descobriu que existem dois conjuntos únicos de tipos de neurônios dentro do SFO e OVLT que são ativados por sede osmótica ou hipovolêmica, respectivamente.

"A abordagem de mapeamento de estímulo para tipo de célula é particularmente útil para identificar rapidamente neurônios causais para qualquer comportamento, estado motivacional ou ação de drogas", diz Pool. "O que antes levava vários anos, agora leva apenas duas semanas."

Os camundongos foram então geneticamente modificados para que a equipe pudesse ativar os neurônios sensíveis à osmolalidade e hipovolemia com pulsos de luz, por meio de uma técnica chamada optogenética. Os pesquisadores mostraram que a ativação dos neurônios sensíveis à osmolalidade levou os ratos a beber água pura e evitar água salgada. Em contraste, quando os neurônios sensíveis à hipovolemia foram ativados, os ratos mostraram apetite por líquidos ricos em minerais.

"Nossos resultados mostram que a sede é uma sensação multimodal causada por estímulos distintos. Esta é uma descoberta emocionante porque ilustra como nosso cérebro detecta estados internos usando uma estratégia muito semelhante aos sistemas sensoriais periféricos, como paladar e olfato", diz Oka.

Pool observa que sua equipe era composta por vários acadêmicos internacionais. “Este trabalho não teria sido viável sem o ambiente aberto e acolhedor adotado pelas universidades americanas em geral e pela Caltech em particular”, disse Pool, que é originalmente da Estônia.

O artigo é intitulado "Base celular de modalidades distintas de sede".Pool é o primeiro autor do estudo. Além de Pool e Oka, outros coautores do Caltech são o estudante de graduação Tongtong Wang e o ex-estudante de graduação Sangjun Lee (PhD '20). Outros co-autores são David Stafford (BS '04), Rebecca Chance e John Ngai (BS '82, MS '84, PhD '89) da UC Berkeley. O financiamento foi fornecido por fundos de inicialização do presidente e reitor da Caltech e da Divisão de Biologia e Engenharia Biológica da Caltech, o Programa Searle Scholars, a Mallinckrodt Foundation, a McKnight Foundation, a Klingenstein-Simons Foundation, a New York Stem Cell Foundation e os Institutos Nacionais de Saúde. Este trabalho utilizou o Single-Cell Profiling Center no Beckman Institute at Caltech. Oka é um membro do corpo docente afiliado do Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience na Caltech.

 

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