Cientistas mapeiam relógio biológico principal no cérebro

Agora conhecemos todos os neurônios e as conexões entre eles que formam o relógio circadiano central, localizado no cérebro.
[Imagem: Nils Reinhard et al. - 10.1038/s41467-024-54694-0]

Mapa do relógio biológico

Pela primeira vez, cientistas conseguiram mapear detalhadamente o relógio biológico central no cérebro de um animal.

Todos os animais, incluindo os humanos, estão sujeitos a ritmos diários em suas atividades, sono, fome, metabolismo e reprodução. O sistema que regula esses ritmos biológicos é conhecido como sistema circadiano, ou relógio biológico. Ele controla todos os processos no corpo dentro de um período de 24 horas.

Nos vertebrados, o relógio "mestre" fica localizado no cérebro, em uma área chamada núcleo supraquiasmático. Essa região do cérebro é responsável por regular e sincronizar ritmos não apenas no cérebro, mas também por governar outros relógios, localizados em tecidos por todo o corpo. É importante que nossos ritmos corporais funcionem de forma coordenada, com interrupções nesse sistema podendo resultar em distúrbios do sono e metabólicos.

Agora, uma equipe da Alemanha, EUA e Japão conseguiu criar o primeiro mapa completo do relógio circadiano no cérebro da mosca drosófila, um dos organismos modelo preferido dos cientistas.

"Nos vertebrados, há aproximadamente 20.000 neurônios que compõem o relógio mestre. Dado esse grande número de células e quantas conexões elas formam dentro do cérebro, entender as interações e o funcionamento da rede de relógios é complicado," justificou o pesquisador Meet Zandawala. "Para encarar essa complexidade em uma escala menor, os cientistas usam organismos modelo, cujos cérebros já foram mapeados, como a mosca drosófila, que tem cerca de 140.000 neurônios [no cérebro inteiro]."

Morfologia dos subtipos de neurônios (s-CPDN3 e DN1p) identificados durante este estudo.
[Imagem: Nils Reinhard et al. - 10.1038/s41467-024-54694-0]

Isolando o relógio biológico no cérebro

Um consórcio internacional de pesquisadores publicou recentemente um mapa de todas as conexões entre todos os neurônios no cérebro da mosca drosófila, o chamado conectoma. "Este recurso de acesso aberto fornece ferramentas para novas descobertas em neurociência e, especificamente, para avançar nossa compreensão de mecanismos como o relógio circadiano," disse Zandawala.

Ele e sua equipe agora usaram esse conectoma cerebral para encontrar todos os neurônios que compõem o relógio circadiano da mosca. "O relógio circadiano no cérebro da drosófila consiste em pelo menos 240 neurônios, o que é significativamente mais do que os 150 estimados originalmente. Alguns dos neurônios do relógio recém-identificados também apresentam características que eram originalmente conhecidas apenas nos neurônios do relógio dos vertebrados. Isso significa que os mecanismos do relógio são muito mais semelhantes entre vertebrados e insetos do que se supunha anteriormente," disse Nils Reinhard, membro da equipe.

A disponibilidade do conjunto de dados abrangente do conectoma também permitiu que os pesquisadores descobrissem tipos específicos de neurônios do relógio, que funcionam juntos e coordenam a comunicação dentro da rede do relógio.

Os neurônios na rede do relógio biológico passam as informações de tempo para outras regiões do cérebro, entre elas as que dão suporte ao aprendizado e à memória, navegação, controle motor e produção e liberação de hormônios.

Tendo estabelecido a rede do relógio biológico mestre, os pesquisadores agora podem traçar esses caminhos para determinar como os comportamentos rítmicos, como alimentação, sono e reprodução, bem como a liberação de hormônios, são coordenados, o que deverá ajudar a lidar com várias questões de saúde, incluindo distúrbios do sono e doenças metabólicas.