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Dr. Ed Ruthazer é um cartógrafo, mas, sua paisagem é o cérebro em desenvolvimento - mais especificamente o circuito neuronal, que é a rede de conexões entre as células nervosas. Sua pesquisa no Instituto Neurológico de Montreal e Hospital - O Neuro na McGill University, revela o cérebro como uma paisagem dinâmica, onde as conexões entre os nervos são de plástico, mudando e adaptando-se às demandas do ambiente. Dr. Ruthazer é o vencedor do Prêmio Jovem Investigador inaugural da Associação Canadense de Neurociência, que reconhece os resultados da investigação pendente. Seu laboratório usa lapso de tempo imagens para traçar as mudanças que ocorrem em circuitos cerebrais durante o desenvolvimento, na esperança de tratamentos para os ferimentos avanço para o sistema nervoso central e terapias para transtornos de desenvolvimento como o autismo ea esquizofrenia. Estas doenças são amplamente realizada como resultado de erros na fiação do cérebro devido a uma ruptura das interações complexas entre influências genéticas e ambientais durante o desenvolvimento cerebral.
Surpreendentemente, quase um em cada 100 canadenses sofre de um desses transtornos, que foram orçadas em economia canadense mais de US $ 10 bilhões anuais, além de causar um impacto devastador sobre os pacientes e suas famílias. Duas das publicações recentes Dr. Ruthazer em revistas científicas proeminentes aumentar o nosso conhecimento de como o cérebro se desenvolve, que é vital para o desenvolvimento de terapias avançadas, tratamentos e até mesmo de intervenção precoce.
Natureza versus criação
Seu novo estudo, publicado na prestigiosa revista Neuron, vividamente ilustra o efeito de insumos ambientais sobre o cérebro em desenvolvimento. Exposição a apenas 20 minutos de estimulação visual intenso durante o desenvolvimento levou a acuidade visual aprimorada e maior sensibilidade a mais fina e menor alvos visuais do que os não-condicionado controles.
"Não há espaço para a imprecisão no cérebro maduro", diz Dr. Ruthazer. No cérebro em desenvolvimento, há uma superprodução inicial de conexões entre as células nervosas imprecisa. Durante o desenvolvimento e aprendizado, essas conexões são podadas, deixando as conexões que são mais fortes e mais específicas. Este refinamento ocorre em resposta a entradas do meio ambiente. "Nosso estudo mostra que a estimulação visual intensa torna as células nervosas mais receptivos à aprendizagem e apuramento."
Importante, o grupo do Dr. Ruthazer identificou os mecanismos moleculares subjacentes às alterações no sistema nervoso. Estimulação ambiental ativa a produção de uma proteína chamada fator neurotrófico derivado do cérebro ou BDNF, que desempenha um papel importante na plasticidade dos neurônios e tem duas formas: proBDNF facilita o enfraquecimento de conexões incorretas ou mal orientada e BDNF madura fortalece apropriado, ligações eficazes . Neste caso, em resposta à atividade ambiental, esses processos levaram ao refinamento das conexões de células nervosas envolvidas no sistema visual e necessário para a acuidade visual. "Isso indica que a experiência sensorial durante o desenvolvimento leva à rápida produção de proteínas-chave utilizadas nas conexões das células nervosas para conferir estabilidade a longo prazo e maior eficácia nos pontos de conexão adequados, ao mesmo tempo, ajudando a eliminar conexões inapropriadas."
GPS para desenvolvimento de células nervosas
No desenvolvimento do sistema visual, as células nervosas da retina na parte posterior do olho conectar-se com pontos muito específicos na parte visual do cérebro, o tectum, a fim de garantir que a retina está devidamente representada no cérebro e capaz de retransmitir precisos sinais visuais. Um sistema de sugestão altamente sofisticados orientação é para garantir as células nervosas inervam pontos corretos no cérebro.
A formação deste mapa preciso do cérebro depende não só de pistas de orientação, mas também sobre a atividade padronizada na retina. "Estamos começando a compreender a experiência-dependente ou" nurture "aspectos do desenvolvimento, e estas são muitas vezes mais difícil do que o estudo geneticamente codificado ou 'natureza' elementos, porque a gama de possíveis experiências sensoriais é tão grande," diz o Dr. Ruthazer ", mas mesmo a" natureza "elemento de desenvolvimento pode ser complexo e por vezes precisa ser re-examinado."
Mais de uma década atrás, Friedrich Bonhoeffer e seus colegas identificaram os principais sinais de orientação molecular envolvidos na criação de circuitos visuais no cérebro: efrinas e seus receptores conhecidos como EPHS. Estas moléculas são subdivididos em famílias A e B. "A" os membros da família são expressos em um gradiente (ou da frente para trás) rostrocaudal na tectum, enquanto que "B" membros da família apresentam um gradiente (de cima para baixo) dorsoventral de expressão. Bem como linhas de longitude e latitude em um mapa da Terra, esses gradientes de expressão sugerem que os respectivos níveis de EPHS A e B e efrinas especificar coordenadas posicionais no cérebro para orientar os axônios da retina para identificar e inervam seus locais de destino correspondente dentro do tectum . Este modelo influentes podem ser encontrados na maioria dos livros didáticos de graduação hoje.
Surpreendentemente, até agora, o real padrões de expressão de desenvolvimento do EPHS e efrinas no cérebro não tinha sido examinada em detalhe. Os resultados de um estudo longitudinal de seus padrões de expressão recentemente publicado em Neurobiologia do Desenvolvimento por Valerie Higenell no laboratório do Dr. Ruthazer, em colaboração com colegas na SUNY Downstate e UC Santa Cruz, são surpreendentes e exigir uma mudança fundamental na forma como os cientistas pensam sobre as contribuições da Ef e gradientes ephrin para o mapeamento do sistema visual.
"Embora nossos dados sobre a expressão de gradientes EPHA e ephrin-A foi muito consistente com o modelo vigente, descobrimos que o gradiente de expressão em todo o EphB tectum era exatamente a orientação oposta ao que tinha sido relatado anteriormente," Dr. Ruthazer explicou: "É como se de repente descobri que nós (e todos os outros no campo) estava segurando o nosso mapa de cabeça para baixo o tempo todo." O estudo confirmou que ephrin-Como exibir um caudal elevado padrão de expressão de baixo rostral em todo o tectum, cerca de complementar a expressão de EphAs, como esperado. Em contraste com o modelo vigente no entanto, o estudo Ruthazer descobriu que EphBs não são expressos na tectum em um ventral elevado para dorsal baixa (bottom-to-top) gradiente conforme relatado anteriormente por outros, mas sim em um dorsal alta para ventral baixa ( de cima para baixo-padrão).
Estudo Ruthazer também revelou que o padrão de gradiente EphB só está presente durante as primeiras fases de desenvolvimento, e os níveis de fora a expressão, elevado e uniforme em todo o tectum em animais mais velhos, sugerindo que EphB e ephrin-B de sinalização pode ter um papel importante independente do mapeamento axônio dorsoventral como o cérebro amadurece.
Fonte: http://www.news-medical.net/news/20110721/2982/Portuguese.aspx?page=2
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