agosto 19, 2022

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Pesquisadores visualizam as complexas ramificações do sistema nervoso

Resumo: O estudo revela o mecanismo molecular que permite que as redes neurais cresçam e se ramifiquem.

fonte: Yale

Nosso sistema nervoso é composto de bilhões de neurônios que conversam entre si por meio de axônios e dendritos. À medida que o cérebro humano se desenvolve, essas estruturas se ramificam de uma maneira lindamente complexa, mas mal compreendida, que permite que os neurônios formem conexões e enviem mensagens por todo o corpo. E agora, os pesquisadores de Yale descobriram o mecanismo molecular por trás do crescimento desse sistema complexo.

Suas descobertas foram publicadas em progresso da ciência.

“Os neurônios são células altamente ramificadas, e eles são porque cada neurônio se conecta a milhares de outros neurônios”, diz Joe Howard, Ph.D., Eugene Higgins Professor de Biofísica Molecular e Bioquímica e Professor de Física e Pesquisador Sênior. Pesquisador do estudo.

“Estamos trabalhando neste processo de ramificação – como os ramos se formam e crescem? É isso que está por trás de todo o funcionamento do sistema nervoso.”

A equipe estudou o crescimento de neurônios em moscas da fruta à medida que maturavam de embriões para larvas. Para visualizar esse processo, eles marcaram os neurônios com marcadores fluorescentes e os visualizaram em um microscópio de disco rotativo. Porque as células nervosas estão localizadas logo abaixo da pele [outermost layer]Os pesquisadores conseguiram monitorar esse processo em tempo real em larvas vivas.

Depois de criar imagens de neurônios em diferentes estágios de desenvolvimento, a equipe conseguiu criar filmes de crescimento com lapso de tempo.

Dendritos dendríticos complexos e altamente variáveis ​​emergem da dinâmica estocástica das pontas dendríticas. Esta imagem projetada de intensidade máxima é falsamente colorida com base no valor de intensidade. Crédito: Howard Lab

Nos estágios iniciais de desenvolvimento, os neurônios sensoriais começaram com apenas um ou três dendritos. Mas em menos de cinco dias, eles floresceram em grandes estruturas semelhantes a árvores com milhares de galhos.

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A análise das pontas dendríticas revelou seu crescimento dinâmico e estocástico (selecionado aleatoriamente), que flutuou entre crescimento, contração e estados de pausa.

Crédito: Rob Foreman

“Antes do nosso estudo, havia uma teoria de que os neurônios podem se expandir e contrair como um balão”, diz Sonal Shree, PhD, pesquisador e principal autor do estudo. “E descobrimos que não, eles não inflam como um balão, mas crescem e se ramificam.”

“Descobrimos que podemos explicar o crescimento neuronal e a morfologia geral muito bem em termos do que os terminais celulares fazem”, diz Sabyasachi Sutradhar, PhD, cientista pesquisador e co-autor principal do estudo.

“Isso significa que agora podemos nos concentrar nas pontas, porque se pudermos entender como elas funcionam, podemos entender como toda a forma da célula se parece”, diz Howard.

Existe todo um campo de ramificações na biologia, das veias e artérias do sistema circulatório aos bronquíolos do pulmão. O laboratório de Howard espera que uma melhor compreensão da ramificação no nível celular também esclareça esses processos nos níveis molecular e tecidual.

Sobre esta pesquisa em Neuroscience News

autor: Isabella Bachmann
fonte: Yale
Contato: Isabella Bachmann – Yale
foto: Foto creditada ao Howard Lab

pesquisa original: acesso livre.
A instabilidade dinâmica das pontas dos dendritos gera as formas altamente ramificadas dos neurônios sensoriaisPor Sonal Shri et al. progresso da ciência

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Resumo

A instabilidade dinâmica das pontas dos dendritos gera as formas altamente ramificadas dos neurônios sensoriais

Os mandris altamente complexos de dendritos neurais fornecem o substrato para a maior conectividade e poder computacional do cérebro. A morfologia dendrítica alterada está associada a doenças neurodegenerativas.

Várias moléculas têm demonstrado desempenhar papéis críticos na formação e manutenção da morfologia dendrítica. No entanto, os princípios básicos pelos quais as interações moleculares geram formas ramificadas são pouco compreendidos.

Para ilustrar esses princípios, visualizamos o crescimento de dendritos durante o desenvolvimento larval mosca da fruta neurônios sensoriais e descobriram que as pontas dos dendritos sofrem instabilidade dinâmica, alternando rápida e aleatoriamente entre crescimento, contração e pausas.

Ao incorporar essas dinâmicas medidas em um modelo computacional baseado em proxy, mostramos que as morfologias altamente complexas e variáveis ​​dessas células são consequência da dinâmica estocástica de suas pontas dendríticas.

Esses princípios podem ser generalizados para a ramificação de outros tipos de neurônios, bem como para a ramificação em nível de células e tecidos.