Modelo explica a formação das “dobras” do cérebro humano

O liso e relativamente pequeno cérebro de um rato em comparação com o rugoso e grande cérebro humano. Crédito: Elizabeth Atkinson; Washington University in St. Louis
O liso e relativamente pequeno cérebro de um rato em comparação com o rugoso e grande cérebro humano. Crédito: Elizabeth Atkinson; Washington University in St. Louis




A presença do córtex cerebral é o que diferencia o cérebro dos mamíferos de outros cérebros do reino animal. Porém, o córtex — camada mais externa do cérebro, formada por matéria cinzenta — apenas possui aquela  aparência enrugada característica nos órgãos dos maiores mamíferos, dentre os quais os seres humanos. Como, então, a natureza teria dado origem a este aspecto da neuroanatomia?

Um novo estudo, publicado no periódico Proceedings of the National Academy of Sciences, sugere que as “saliências” e “fendas”, respectivamente chamadas de giros e sulcos, formadas no córtex decorram da taxa de crescimento da matéria cinzenta e de sua rigidez. Partindo de um modelo de computador, os autores do estudo criaram diversas estruturas cerebrais utilizando um tipo de gel, obtendo variedades nas quais os giros e sulcos se desenvolveram.

As dobras do córtex significam maior capacidade de processamento de informações, uma vez que são um indicativo de maior área ocupada pela superfície cerebral. Assim, ratos, por exemplo, têm cérebros lisos, ao passo que os cérebros humanos (muito maiores) apresentam dezenas de sulcos e giros (ver imagem acima). No entanto, ainda não se sabe exatamente como o formato do nosso córtex é determinado.

No novo estudo, os pesquisadores afirmam que a matéria cinzenta cresce mais rápido do que a substância branca — que responde pela comunicação entre diferentes regiões cerebrais e entre estas e os demais componentes do sistema nervoso dispersos pelo corpo —, fator que se combina à influência que os genes de um indivíduo exercem sobre o arranjo e a proliferação dos neurônios na determinação da estrutura de giros e sulcos.

Os resultados obtidos recentemente se contrapõem a outras hipóteses de formação das dobras do córtex. Uma delas propõe que determinadas regiões do cérebro cresçam mais do que outras e se sobreponham a elas, gerando os giros; a outra sustenta que existam grupos de neurônios fortemente interconectados no córtex, unidos pelos axônios (filamentos que conduzem os impulsos elétricos que partem do corpo celular do neurônio, dirigindo-se a outras células) da substância branca.

Os cientistas acreditavam que a matéria cinzenta fosse uma camada estreita e rija, crescendo sobre uma espessa e macia substância branca, porém, os modelos baseados nessa ideia não foram capazes de criar dobras parecidas com as do cérebro humano.

Já no novo estudo, pressupôs-se que a rigidez de ambos os tipos de tecido cerebral fosse igual, mas que as taxas de crescimento deles fosse distinta. O modelo matemático resultante demonstrou que a superfície final de um cérebro depende do tamanho deste: cérebros pequenos, com diâmetro menor que 1,5 cm, apresentam superfície lisa; órgãos de tamanho intermediário produzem alguns sulcos na matéria cinzenta; e os cérebros maiores se tornam bastante rugosos, com sulcos capazes de chegar à substância branca. As observações foram confirmadas com a confecção de modelos em gel, nos quais graus idênticos de rigidez produziram formas semelhantes ao cérebro humano, inclusive.

A medicina se depara com situações nas quais pessoas sofrem de má-formação cerebral na fase fetal, podendo acarretar em um número excessivo de giros (polimicrogiria), saliências demasiado espessas (paquigiria), ou a total ausência destas (lisencefalia). Compreender o desenvolvimento das estruturas envolvidas nesses transtornos pode, portanto, fornecer pistas de suas causas e consequências sobre a atividade cerebral. Os pesquisadores reconhecem, no entanto, que seu modelo não explica os maiores sulcos do cérebro, como os que separam os hemisférios direito e esquerdo, além dos principais lobos cerebrais.

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é graduado em Ciências Econômicas pela Universidade Estadual Paulista (Unesp) e trabalha como consultor financeiro na Valore Brasil - Controladoria de Resultados. Atualmente, cursa o MBA em Controladoria e Finanças na Universidade de São Paulo (USP). Entusiasta da razão e da ciência, fundou o espaço de divulgação científica Make It Clear Brasil, em 2013.

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