Uma pesquisa liderada por cientistas da Stanford Medicine, nos Estados Unidos, propõe uma mudança importante na compreensão sobre a origem do cérebro. Segundo o estudo, o órgão não teria surgido a partir de uma única estrutura embrionária, como defende o modelo predominante, mas, sim, da integração de dois sistemas nervosos distintos, com origens separadas há centenas de milhões de anos. O trabalho foi publicado, ontem, na revista Nature Neuroscience.
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A descoberta contraria a ideia de que uma única população de células progenitoras dá origem a todas as regiões do cérebro. Os pesquisadores identificaram, ainda nos primeiros estágios do desenvolvimento embrionário, duas populações celulares que seguem caminhos independentes, uma destinada a formar o prosencéfalo e o mesencéfalo e a outra responsável pelo desenvolvimento do rombencéfalo, região associada ao tronco cerebral.
“Demonstramos, pela primeira vez, que a parte frontal do cérebro se origina de uma célula progenitora totalmente diferente daquela da parte posterior”, afirmou Kyle Loh, professor de biologia do desenvolvimento e autor principal do estudo.
O cérebro adulto é dividido em grandes regiões. O prosencéfalo está relacionado a funções como linguagem, consciência e raciocínio abstrato. Já o rombencéfalo controla atividades essenciais e automáticas, incluindo respiração, sono, batimentos cardíacos e fome. Essa segunda região também abriga neurônios envolvidos no controle dos músculos da face, língua e garganta, fundamentais para falar e engolir.
A origem independente dessas regiões ajuda a explicar uma dificuldade enfrentada há décadas pela ciência, a produção, em laboratório, de determinados neurônios do rombencéfalo. Para investigar o processo, os pesquisadores analisaram embriões de camundongos e identificaram duas populações celulares. Uma expressava o gene Otx2, associado ao prosencéfalo e ao mesencéfalo; a outra expressava Gbx2, relacionado ao rombencéfalo.
Marco Aurélio Borges, neurologista do Instituto de Neurologia de Goiânia (ING), frisa que apesar dele se formar a partir de duas origens diferentes, o cérebro continua sendo um único órgão, integrado estrutural e funcionalmente. “Conceitualmente um órgão é constituído por diferentes tecidos que atuam de maneira coordenada para desempenhar determinadas funções, e a existência de componentes com origens embrionárias distintas não transforma necessariamente uma estrutura em vários órgãos. A própria pele, por exemplo, reúne componentes derivados de diferentes folhetos embrionários e, ainda assim, é considerada um único órgão.”
As estruturas avaliadas permaneceram separadas desde os estágios iniciais do desenvolvimento. Os pesquisadores também encontraram diferenças na cromatina, o conjunto que organiza o DNA dentro das células, indicando que as duas populações já estavam programadas para destinos distintos.
Células-tronco
Com base nessa descoberta, a equipe conseguiu induzir células-tronco pluripotentes humanas a formar neurônios motores funcionais do rombencéfalo. Em laboratório, essas células apresentaram atividade elétrica e produziram proteínas características dos neurônios envolvidos no controle da face e da deglutição.
O padrão também apareceu em outras espécies, incluindo galinhas e peixes-zebra, indicando que essa divisão pode ter raízes profundas na evolução. Para Loh, a hipótese é que a evolução tenha aproximado dois sistemas nervosos que já existiam separadamente.
Segundo os cientistas, a descoberta pode ter impacto direto no estudo de doenças que comprometem o tronco cerebral, como a atrofia muscular espinhal (AME) e a esclerose lateral amiotrófica (ELA). Em ambas, determinados neurônios deixam de funcionar progressivamente, podendo levar à perda da capacidade de engolir e, posteriormente, de respirar.
Bruno Iepsen, neurologista da Comissão Científica da Associação Brasileira de Alzheimer (Abraz), diz que, apesar de relevante, o estudo não muda, nesse momento, a forma de diagnóstico e tratamento dessas condições. “Sua importância está principalmente em ampliar o conhecimento sobre a biologia e o desenvolvimento do sistema nervoso, criando novas possibilidades de pesquisa que, no futuro, podem contribuir para uma compreensão mais precisa de diferentes doenças do cérebro.”
Até agora, a dificuldade de obter neurônios humanos do rombencéfalo limitava a investigação dessas doenças. A possibilidade de cultivá-los em laboratório cria um novo modelo para estudar os mecanismos envolvidos e testar possíveis tratamentos. “Agora temos um modelo para entender melhor essas doenças devastadoras e trabalhar no desenvolvimento de terapias regenerativas para elas”, disse Rayyan Jokhai Jokhai, coautor da pesquisa.
Palavra de especialista
Compreensão de doenças
"A descoberta traz uma coerência embrionária neuroanatômica e neurofuncional. Isso porque o cérebro tem duas facetas funcionais bem distintas, uma que serve como central do controle biológico das funções básicas do nosso corpo; e a outra, de singularidade humana por gerenciar funções extremamente complexas como nenhum outro ser vivo é capaz. Um dos pontos altos pode ser a abertura de novas possibilidades de cultivo celular neuronal de regiões cerebrais que até o momento são mais difíceis de cultivar, como o tronco encefálico, referido como rombencéfalo no estudo, e isso pode ajudar no entendimento de enfermidades que acometem esta região, como doenças do neurônio motor como a famosa Esclerose Lateral Amiotrófica, entre outras."
Thiago Taya, neurologista e neuroimunologista do Hospital Brasília Águas Claras, da Rede Américas