Há "luzes" acesas no cérebro quando tocamos piano

Um artigo publicado hoje na revista científica Nature descreve como algumas células do nosso cérebro reagem no princípio e no fim de uma acção. Algo simples como tocar piano ou fugir. Mais do que isso, Rui Costa e Xin Jin associaram este conhecimento aos doentes de Parkinson e Huntington, casos em que este mecanismo falha. Por Andrea Cunha Freitas

Quando tocamos piano, há células que se activam em determinadas regiões do nosso cérebro, no princípio e no fim da acção, na primeira e última tecla a pressionar. É como se fosse um cenário onde há luzes que se acendem no início e no final da música. Imagine que estas luzes que estas células seguram têm cor: verde e vermelha. Como num semáforo, as verdes indicam arranque, as outras pare. Dois investigadores descrevem num artigo da Nature este circuito neuronal dos gânglios basais e como perceberam que os doentes com Parkinson ou Huntington têm menos destas células iluminadas. Por isso, às escuras, será tão difícil para eles saber quando iniciar ou terminar uma acção.

"Um doente com Parkinson pode ter dificuldade em começar uma acção tão simples como a marcha. Se tiver uma ajuda, ele consegue andar perfeitamente, mas a partir desse momento a dificuldade dele já será parar a marcha. Ele vai continuar a andar. Estas células que estudámos estão relacionadas com a forma como somos capazes de iniciar e finalizar uma tarefa deste tipo", explica o neurocientista Rui Costa. O investigador principal do Programa Champalimaud de Neurociências no Instituto Gulbenkian de Ciência assina com Xin Jin, do National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism, National Institutes of Health (EUA), um artigo na Nature onde se fala dos circuitos neuronais que estão na base da aprendizagem de acções sequenciais e da execução de tarefas. "Em todas a acções sequenciais ou movimentos não inatos - como conduzir um carro ou tocar piano - há um grupo de células no nosso cérebro, nos circuitos neuronais dos gânglios basais, que são activadas nos momentos que marcam o início e o fim de uma tarefa", conta Rui Costa.

Mas, afinal, como é que Rui Costa e Xin Jin viram estas luzes? O trabalho de investigação começou há três anos e envolveu experiências com ratinhos. Um grupo de ratinhos "tocou piano" durante vários dias, enquanto se avaliava a actividade das células nos gânglios basais que projectam ("comunicam") para o núcleo do estriado e para a estrutura cerebral denominada Substantia Nigra. "Já se sabia que a degeneração de células dopaminérgicas que projectam para o estriado estava mais associada à doença de Parkinson e que as células do estriado (que projectam para a Substantia Nigra) se encontram ligadas à doença de Huntington. O que não se sabia é que estas células desenvolviam este tipo de actividade start/stop ou de iniciação/conclusão", esclarece Rui Costa.

Voltando aos ratinhos musicais, o objectivo era que aprendessem a acção de tocar oito vezes numa tecla para, desta forma, conseguir a recompensa: uma solução de sacarose, um doce. E o que os dois cientistas perceberam é que, dentro das cabeças dos animais, entre as células (dopaminérgicas) havia um grupo que era activado no início e no fim da "peça musical". Apesar de já ter sido estudada antes a importância destas células na aprendizagem e execução de acções sequenciais, estava por explorar o papel que tinham especificamente no arranque e finalização de uma tarefa. Olhando para os cérebros dos ratinhos quando desempenhavam uma acção sequencial (como tocar numa tecla oito vezes), perceberam que na mesma região cerebral existiam células que eram activadas no início de uma acção e outras no momento de a terminar. Como se acendessem a luz verde para o sinal de avançar e o vermelho para a altura de parar.

Células "dispensadas"

Com o treino e a aprendizagem da tarefa, Rui Costa refere que se percebeu mesmo que o número de células dedicadas ao início e ao fim da acção aumentava de forma significativa. Num prazo de duas semanas, o número de células dedicadas a esta função luminosa (quer seja para iniciar ou terminar a acção) aumentou de cinco para cerca de 30 por cento. Isso não significa que com a repetição da tarefa tenham nascido células novas. Algumas destas células que passaram a desempenhar esta função nas luzes estavam dedicadas ao desempenho da acção (sem que fossem activadas para o início ou fim), ou, simplesmente, encontravam-se no local sem estar convocadas para a tarefa de tocar piano. Por outro lado, o treino também permitiu que a tarefa fosse ficando automatizada, o que pode explicar como o cérebro "dispensou" algumas das células envolvidas na sua execução, transferindo-as para a função de iniciar e terminar a acção. "Muitas vezes, quando um pianista experiente está a tocar uma peça já conhecida, consegue-o fazer sem pensar no que está a fazer. Automatizar quando começa e quando acaba é mais difícil de fazer", exemplifica Rui Costa. Adianta que, à medida que o tempo passava, os ratinhos eram capazes de desempenhar a tarefa mais precisamente e mais rapidamente - ainda que a velocidade da acção, tal como detectaram, dependa de outro tipo de células. Mas esse detalhe, confidencia Rui Costa, é para explorar mais tarde.

Como em todas as experiências, não bastava, porém, constatar a actividade nos circuitos. Ou mesmo o aumento do número de luzes acesas. Para provar o efeito e o poder destas células, faltava ver o que acontecia quando algumas eram eliminadas/apagadas e o cérebro deixava de se poder guiar por estas luzes. "Os ratinhos não conseguiam a sequência certa. Às vezes tocavam quatro vezes, outras oito, outras 12 na tecla. E faziam-no muito menos", refere Rui Costa, sublinhando ainda que o intervalo entre músicas (sequências de oito toques na tecla) tornava-se muito maior. Apesar de não revelarem qualquer problema motor, era como se os ratinhos já não soubessem como iniciar aquela acção.

Em doenças como Parkinson e Huntington estas células - que segurariam estas luzes vermelhas e verdes - morrem. A observação dos dois investigadores pode desta forma ajudar a explicar por que é que as pessoas que sofrem destas doenças degenerativas do sistema nervoso apresentam muitas vezes dificuldades na aprendizagem de acções sequenciais e na execução de tarefas. "Nós vimos que a sinalização do início e término de uma actividade desenvolve-se durante a aprendizagem e uma interferência genética que conduza à inactivação destes sinais impossibilita a aprendizagem de novas acções. Estes resultados permitem-nos avançar hipóteses sobre um possível mecanismo que explica por que os pacientes com Parkinson e Huntington, que perderam neurónios nessas áreas cerebrais de sinalização, têm dificuldades de aprendizagem e execução de tarefas", refere Xin Jin, num comunicado enviado sobre este artigo.

Um projecto que continua

E chegamos à incontornável pergunta da ciência: so what? Se percebemos o que acontece, poderemos evitá-lo? É possível forçar a iluminação destas células para que os doentes com Parkinson ou Hungtington não sintam dificuldades em começar ou terminar uma acção? "Sabemos que estas células morrem nestes doentes. Podemos tentar estimular electricamente outras células para fazer esta activação, ou seja, uma possível estratégia é tentar uma estimulação eléctrica de start e stop", avança Rui Costa. Outra, admite o neurocientista, seria ir pelo caminho das populares células estaminais e, "neste caso, a estratégia seria substituir estas células por outras capazes de entrar neste circuito e fazer este papel".

Antes destas possíveis viagens terapêuticas, Rui Costa revela que o próximo passo será identificar o que distingue as células com luzes verdes das vizinhas com luzes vermelhas, nomeadamente recorrendo a marcadores moleculares. Para isso, o projecto continua. De olhos postos na actividade das nossas células, imaginando luzes que se acendem e fazendo com que as luzes se apaguem. Para um dia sermos capazes de corrigir todas as falhas no cenário, luzes, actores e acção do nosso cérebro.

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