“Matéria branca” do cérebro é vital para aprender novas tarefas motoras

As principais células da matéria cinzenta do cérebro – os neurónios – não são as únicas células cerebrais essenciais aos processos de aprendizagem. Também são precisas certas células que fazem parte da matéria branca.

Nos ratinhos, a produção de nova mielina (a verde) é necessária para aprender novas tarefas motoras
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Nos ratinhos, a produção de nova mielina (a verde) é necessária para aprender novas tarefas motoras Sarah Jolly/UCL

Pela primeira vez, uma equipa internacional de cientistas, entre os quais uma portuguesa, demonstrou experimentalmente que a mielina, um ácido gordo produzido por certas células da “matéria branca” – ou glia – do cérebro dos mamíferos, desempenha um papel fulcral na aprendizagem de tarefas motoras complexas.

Os resultados, que foram obtidos em ratinhos e publicados na edição com data de sexta-feira da revista Science, poderão ter importantes implicações no desenvolvimento de formas de estimular e melhorar as capacidades de aprendizagem dos seres humanos.

A mielina é o principal ingrediente do invólucro que cobre os axónios das células nervosas (as “fibras” que transportam os impulsos eléctricos e que os neurónios utilizam para comunicar entre si). É, por assim dizer, a “fita isoladora” que evita as “fugas” de corrente eléctrica nos circuitos nervosos. Aliás, quando o invólucro de mielina se deteriora, como acontece por exemplo na esclerose múltipla, surgem graves problemas motores.

Nos mamíferos, a mielina é produzida pelo cérebro e a espinal medula até ao início da idade adulta e é necessária para inúmeros processos do desenvolvimento do organismo.

As células que produzem mielina são, justamente, células da glia. “No sistema nervoso central, os axónios são envolvidos por mielina que é produzida um outro grupo de células: os oligodendrócitos. A mielina permite não só a condução rápida dos impulsos nervosos como a sobrevivência das próprias células nervosas”, explicou ao PÚBLICO a co-autora Joana Paes de Faria, do Instituto de Biologia Molecular e Celular da Universidade do Porto.

Mas o que a equipa – liderada por Bill Richardson, do University College de Londres (UCL, Reino Unido) – mostrou agora pela primeira vez, em experiências com ratinhos já adultos, é que para que esses ratinhos conseguissem aprender uma nova tarefa motora precisavam de produzir nova mielina.

“O trabalho mostra pela primeira vez que a produção de nova mielina num ratinho adulto é necessária para a aprendizagem de uma nova tarefa motora complexa” salienta Joana Paes de Faria.

Basicamente, o que acontece quando estamos a aprender uma tarefa motora complexa – como tocar um instrumento musical ou fazer malabarismos – é um reforço das ligações neuronais que, no cérebro, se activam repetidamente à medida que treinamos. E é esse reforço, essa facilitação, de determinados padrões de actividade neuronal, que nos permite, ao tornar mais eficiente a transmissão entre os neurónios envolvidos nos circuitos activados, realizar a tarefa com crescente facilidade e perícia. Ou seja, aprender… a tocar piano ou atirar pinos para o ar e apanhá-los com mestria e elegância.

Porém, até aqui, considerava-se que os axónios faziam tudo sozinhos, por assim dizer – isto é, que o reforço acontecia principalmente ao nível das sinapses dos axónios, que são os pontos onde a informação nervosa passa de um neurónio para outro.

Mas, como explica o UCL em comunicado, o que estes cientistas provaram agora é que, para a aprendizagem ser possível, também é precisa a intervenção directa, na altura do treino, de oligodendrócitos produtores de mielina situados na proximidade dos neurónios activados. Estas células, quando detectam que um sinal nervoso está a ser repetido múltiplas vezes, embrulham o circuito neuronal por onde esse sinal circula com novas camadas de mielina, melhorando o isolamento eléctrico dos axónios em causa e promovendo a aprendizagem. E mais: isso não acontece apenas na altura do desenvolvimento, mas, de facto, durante toda a vida.

É a importância da matéria branca nos processos de aprendizagem que fica assim confirmada experimentalmente. “Durante muito tempo”, diz Joana Paes de Faria, “a importância das células da glia – da qual os oligodendrócitos fazem parte –, foi subvalorizada. O que este estudo mostra é que estas células da glia desempenham um papel na aquisição de novas competências – uma função até agora atribuída exclusivamente aos axónios”.

Ratinhos acrobáticos
Para o demonstrar, os cientistas estudaram as capacidades de aprendizagem de uma tarefa motora complexa em 36 ratinhos adultos normais e 33 ratinhos em cujo ADN tinha sido acrescentado um “interruptor genético”, lê-se ainda no comunicado. Essa alteração genética permitia, em presença de tamoxifeno, substância conhecida sobretudo pela sua utilização no tratamento e prevenção do cancro – e que os cientistas podiam administrar à vontade –, desligar a produção de novos oligodendrócitos e de nova mielina (sem afectar a mielina já existente). A criação destes ratinhos transgénicos foi, aliás, o contributo de Joana Paes de Faria para o trabalho.

A tarefa que os ratinhos tinham de aprender consistia em utilizar uma roda cujos “degraus” estavam distribuídos a intervalos irregulares, ao contrário das rodas habituais que estes animais utilizam para treinar. E os cientistas observaram então que os ratinhos que eram incapazes de produzir mielina não conseguiam aprender a andar nesta roda “torta”, enquanto os ratinhos que produziam nova mielina conseguiam fazê-lo. E mais: a diferença entre as capacidades dos dois grupos tornava-se aparente ao fim de apenas duas horas de treino.

Os cientistas realizaram ainda uma segunda experiência, na qual os ratinhos geneticamente manipulados aprendiam a utilizar a roda irregular antes de os cientistas inibirem a produção de mielina pelo seu cérebro. E constataram que, quando esses animais eram novamente colocados na roda, conseguiam realizar a tarefa apesar de entretanto terem ficado incapacitados de produzir nova mielina. O que isso mostra, segundo eles, é que a mielina apenas é necessária para a aprendizagem inicial, mas não para a memorização nem a realização de uma tarefa aprendida anteriormente.

“Não retirando a importância às sinapses entre diferentes neurónios no reforço dos circuitos de aprendizagem de que estes neurónios fazem parte, este estudo sugere que a mielinização desses neurónios pode ter também um papel na capacidade de aprendizagem e memorização de uma nova tarefa”, diz-nos ainda Joana Paes de Faria.

Em particular, salienta a cientista, isto sugere que, “teoricamente, através da manipulação da capacidade de mielinização, poder-se-ia pensar em afectar a rapidez com que uma determinada tarefa é apreendida”.

Os autores pensam ainda que a produção de nova mielina também poderá estar envolvida noutros processos cerebrais, em particular cognitivos.

E quanto às doenças da mielinização? “Há ainda um longo percurso até serem encontradas todas as respostas para o tratamento de doenças desmielinizantes, mas certamente que o estudo da biologia e função das células produtoras de mielina é relevante nesse contexto”, responde-nos Joana Paes de Faria.
 

   

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