Tecnologia Científica

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


Doma­nio paºblico

No primeiro exemplo, vocêprovavelmente pegaria a¡gua. Isso ocorre porque depois de comer batatas fritas, a concentração de sais e minerais no sangue aumenta, o que induz um estado denominado sede osma³tica. Por outro lado, após o exerca­cio, éprova¡vel que vocêpegue Gatorade ou algum outro la­quido que pode tanto reidratar vocêquanto repor eletra³litos, minerais importantes para as funções do corpo. Essa sede, chamada de sede hipovolaªmica, ocorre quando o volume de seu sangue éreduzido devido a  perda de fluidos pela transpiração.

Agora, os pesquisadores do Caltech descobriram populações únicas de neura´nios no cérebro do rato que conduzem separadamente a sede osma³tica e a sede hipovolaªmica. A pesquisa explorou uma técnica robusta e de alto rendimento para mapear neura´nios que são ativados por um comportamento ou esta­mulo especa­fico.

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

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

Liderada por Allan-Hermann Pool, pa³s-doutorado em biologia e engenharia biológica, a equipe de pesquisadores teve como objetivo caracterizar os diferentes tipos de neura´nios dentro dessas regiaµes. Os neura´nios podem ser considerados "tipos" diferentes com base nos reperta³rios de genes que expressam. Com uma técnica chamada RNA-seq de canãlula única, Pool e seus colegas mediram a expressão do gene em todos os neura´nios dentro do SFO e OVLT em camundongos. Eles descobriram que cada estrutura cerebral na verdade continha pelo menos oito tipos diferentes de neura´nios. Esta éuma diversidade de células muito maior do que se supunha originalmente.

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

Oka

Em seguida, a equipe examinou a função de diferentes tipos de células, desenvolvendo uma técnica rápida e escala¡vel chamada mapeamento de esta­mulo para tipo de canãlula. Esta importante ferramenta permitiu a  equipe determinar quais células estavam envolvidas em estados comportamentais específicos mapeando assinaturas moleculares com relação a  ativação neural. Desta forma, a equipe descobriu que existem dois conjuntos aºnicos de tipos de neura´nios dentro do SFO e OVLT que são ativados por sede osma³tica ou hipovolaªmica, respectivamente.

"A abordagem de mapeamento de esta­mulo para tipo de canãlula éparticularmente útil para identificar rapidamente neura´nios 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 neura´nios sensa­veis a  osmolalidade e hipovolemia com pulsos de luz, por meio de uma técnica chamada optogenanãtica. Os pesquisadores mostraram que a ativação dos neura´nios sensa­veis a  osmolalidade levou os ratos a beber águapura e evitar águasalgada. Em contraste, quando os neura´nios sensa­veis a  hipovolemia foram ativados, os ratos mostraram apetite por la­quidos ricos em minerais.

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

Pool observa que sua equipe era composta por vários acadaªmicos internacionais. “Este trabalho não teria sido via¡vel sem o ambiente aberto e acolhedor adotado pelas universidades americanas em geral e pela Caltech em particular”, disse Pool, que éoriginalmente da Esta´nia.

O artigo éintitulado "Base celular de modalidades distintas de sede".Pool éo 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 Biola³gica 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 éum membro do corpo docente afiliado do Tianqiao and Chrissy Chen Institute for Neuroscience na Caltech.

 

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