Pesquisadores identificaram um novo mecanismo de neuroplasticidade associado ao aprendizado e à memória

Os neurônios são importantes, mas não são os únicos participantes do processo. Na verdade, é a “cartilagem”, aglomerados de moléculas de matriz extracelular chamadas sulfatos de condroitina, localizadas na parte externa das células nervosas, que desempenham um papel fundamental na capacidade do cérebro de adquirir e armazenar informações.

O estudo, publicado na revista Cell Reports, descreve um novo mecanismo de plasticidade cerebral, ou como as conexões neurais mudam em resposta a estímulos externos. O artigo é intitulado “Aglomerados de matrizes perissinápticas focais promovem plasticidade e memória dependentes de atividade em camundongos”.

Este trabalho é o resultado de uma colaboração entre a Harvard Medical School, a Universidade de Trento e o Centro Alemão de Doenças Neurodegenerativas (DZNE) em Magdeburg.

"As habilidades sensoriais e a capacidade de compreender o nosso ambiente dependem da atividade do cérebro, que nos permite perceber e processar estímulos vindos do mundo exterior. Através do nosso cérebro, somos capazes de adquirir e armazenar novas informações, como bem como lembrar informações que já aprendemos ", dizem Yuri Bozzi e Gabriele Chelini.

"Este fenômeno fascinante é possível graças à capacidade do cérebro de alterar continuamente a estrutura e a eficácia das conexões neurais (sinapses) em resposta a estímulos externos. Essa capacidade é chamada de plasticidade sináptica. Compreender como ocorrem as mudanças sinápticas e como elas contribuem para aprendizagem e memória é uma das principais tarefas da neurobiologia."

Yuri Bozzi é professor da Universidade de Trento e coautor principal do artigo. Gabriele Chelini é a primeira autora do estudo. Celini começou a trabalhar neste projeto em 2017 como pós-doutorado no laboratório liderado por Sabina Berretta (McLean Hospital e Harvard Medical School, Boston) e concluiu a publicação científica enquanto trabalhava como pós-doutorado no laboratório de Bozzi na Universidade de Trento.

O estudo centra-se nos sulfatos de condroitina, moléculas bem conhecidas pelo seu papel nas articulações, que também desempenham uma função importante na plasticidade cerebral, sendo parte integrante da matriz extracelular do cérebro, conforme descoberto originalmente pelo grupo do Dr. Em 2001.

Em 2007, um estudo japonês descreveu a presença de aglomerados redondos de sulfatos de condroitina espalhados aparentemente aleatoriamente no cérebro. Este trabalho foi esquecido, no entanto, até que o laboratório de neurobiologia translacional de Sabine Berretta trouxe essas estruturas de volta à atenção da comunidade científica, renomeando-as como clusters CS-6 (para sulfato de condroitina-6, que identifica sua composição molecular precisa) e demonstrando que essas estruturas são associados às células gliais e estão bastante reduzidos no cérebro de pessoas com transtornos psicóticos.

Então, em 2017, Gabriele Celini, recém-contratado no laboratório de Berretta, foi encarregado de descobrir a função desses clusters.

"Primeiro examinamos essas estruturas em detalhes, imaginando-as em altíssima resolução. Descobrimos que elas são essencialmente aglomerados de sinapses revestidas com CS-6 e organizadas em uma forma geométrica claramente reconhecível. Identificamos então um novo tipo de sinapse organização ", dizem os cientistas.

"Neste ponto tivemos que exercitar alguma 'criatividade experimental'; através de uma combinação de abordagens comportamentais, moleculares e morfológicas sofisticadas, percebemos que esses compostos, encapsulados em clusters CS-6, mudam em resposta à atividade elétrica no cérebro."

"Finalmente, graças à colaboração com Alexander Dityatev do DZNE Magdeburg e aos esforços de Hadi Mirzapourdelawar do seu grupo, reduzimos a expressão de CS-6 no hipocampo (uma região do cérebro responsável pela aprendizagem espacial) e demonstramos que a presença do CS-6 é necessária para a plasticidade sináptica e a memória espacial", apontam Bozzi e Celini.

"Este trabalho abre caminho para uma nova visão da função cerebral. É possível que todas as sinapses formadas em diferentes neurônios dentro de clusters CS-6 tenham a capacidade de responder juntas a estímulos externos específicos e participar de uma função comum destinada a processos de aprendizagem e memória ", observam.

“Eles parecem representar um novo substrato para integração de informações e formação de associações em nível multicelular”, acrescentam Dityatev e Berretta.

Este trabalho é o resultado de uma colaboração entre vários laboratórios, incluindo o Laboratório de Neurobiologia Translacional (Sabina Berretta; McLean Hospital - Harvard Medical School, Boston), o Laboratório de Pesquisa em Distúrbios do Neurodesenvolvimento (Yuri Bozzi; CIMeC - Centro Interdisciplinar de Ciência do Cérebro)., Universidade de Trento) e a neuroplasticidade molecular (Alexander Dityatev; DZNE Magdeburg).