Uma equipe de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (NTU Cingapura) descobriu novas pistas sobre como os produtos químicos liberados pelas células cerebrais regulam nossa capacidade de atenção.
As descobertas do estudo podem abrir caminho para novas terapias para tratar condições neurológicas associadas a dificuldades de concentração, como depressão e transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH).
Para se comunicar uns com os outros, os neurônios do cérebro e do sistema nervoso liberam substâncias químicas chamadas neurotransmissores que transmitem mensagens de uma célula para outra. Os neurotransmissores são cruciais para a função cerebral e para a regulação de todas as funções corporais, desde a respiração e frequência cardíaca até a reprodução.
Essas substâncias químicas também coordenam processos cognitivos que nos permitem focar em informações importantes dentro da constante enxurrada de estímulos que o cérebro recebe do ambiente externo, também conhecido como nossa capacidade de atenção.
Os pesquisadores há muito tempo pensam que nossa capacidade de atenção foi dirigida por apenas um neurotransmissor, a acetilcolina, que excita os neurônios e faz com que eles disparem sinais elétricos. No entanto, trabalhos recentes sugerem que a atenção pode exigir outro neurotransmissor, o ácido gama-aminobutírico (GABA), que inibe os neurônios de receber e enviar mensagens.
Em seu estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a equipe demonstrou pela primeira vez que o GABA trabalha junto com a acetilcolina em uma sequência precisa para regular a transmissão de sinais de uma parte da rede de processamento de informações do cérebro, chamada claustro.
Escondido nas profundezas do cérebro, o claustro é uma estrutura fina semelhante a uma folha que recebe e processa informações de diferentes partes dele. O claustro ajuda a regular a concentração, mas seu papel exato permanece desconhecido.
Em experimentos de laboratório, os cientistas da NTU investigaram como os neurônios no claustro em camundongos respondem à acetilcolina e GABA produzidos por uma parte do cérebro chamada prosencéfalo, que desempenha um papel central em várias funções cerebrais.
O principal avanço tecnológico que permitiu aos pesquisadores fazer essa descoberta chama-se optogenética. A optogenética usa proteínas sensíveis à luz para controlar seletivamente a atividade de tipos específicos de neurônios dentro do cérebro. Neste caso, os neurônios dentro do prosencéfalo que liberam acetilcolina e GABA foram ativados pela luz, permitindo que a equipe meça a resposta do claustro a tal estímulo.
Eles descobriram que dois tipos de neurônios no claustro, que enviam sinais de saída para diferentes partes do cérebro, respondem de maneiras opostas à acetilcolina e ao GABA. Os neurônios que se estendem a estruturas profundas no cérebro foram excitados pela acetilcolina, enquanto os neurônios que se estendem a estruturas na superfície do cérebro foram inibidos pelo GABA.
Através dessa sequência coordenada de ações opostas, os dois neurotransmissores alternam a transferência de informações entre o claustro e o resto do cérebro, como um interruptor. O estudo fornece evidências de que os neurotransmissores regulam um “microcircuito” no cérebro, que permite ao órgão diferenciar informações importantes do ruído, ajudando a pessoa a prestar atenção.
As ações opostas dos neurotransmissores (acetilcolina e GABA) nos neurônios no claustro permitem que os sinais cerebrais sejam codificados de forma eficiente, permitindo que o cérebro preste atenção e ignore o ruído.
O investigador principal e neurocientista Professor George Augustine da Escola de Medicina Lee Kong Chian da NTU (LKCMedicine) disse: “Ao compreender como a acetilcolina e o GABA trabalham juntos para direcionar nossa atenção, terapias novas e mais eficazes podem ser desenvolvidas no futuro para melhorar a capacidade de atenção de pacientes com condições como TDAH e depressão.”
Comentando como um especialista independente, o Dr. Geoffrey Tan, Consultor-Clínico (Psiquiatria) Cientista do Instituto de Saúde Mental de Cingapura, disse: “Direcionar a atenção e multitarefa são processos cognitivos cruciais para o funcionamento diário que exigem alternar entre redes ou circuitos no cérebro. Este estudo identifica um ‘interruptor’ no claustro que fornece um mecanismo pelo qual a acetilcolina pode conduzir cálculos como estes. É oportuno à medida que incorporamos cada vez mais redes cerebrais em como pensamos sobre cognição, condições psiquiátricas e até mesmo intervenções como mindfulness.”
Os próximos passos deste projeto serão determinar como a alteração do interruptor de duplo transmissor altera a atenção e os distúrbios cerebrais que afetam a atenção, como o TDAH. Também será importante determinar se o mecanismo de mudança se aplica a outros processos cerebrais, como excitação e aprendizagem.