Acoplamento elétrico celular: campos elétricos ajustam a função cerebral

resumo: Os cientistas apresentaram uma hipótese apelidada de “acoplamento celular-elétrico” de que campos elétricos dentro do cérebro podem manipular componentes de subunidades de neurônios, melhorando a estabilidade e a eficiência da rede. Eles sugerem que esses domínios permitem que os neurônios sintonizem a rede de processamento de informações até o nível molecular.

Relativamente falando, o processo é semelhante a famílias que organizam sua configuração de TV para a experiência de visualização perfeita. A teoria, que está aberta a testes, pode avançar muito nossa compreensão do funcionamento interno do cérebro.

Principais fatos:

1. A hipótese do acoplamento citoelétrico sugere que os campos elétricos do cérebro podem ajustar a estabilidade e a eficiência da rede influenciando os componentes dos subneurônios.
2. A capacidade do cérebro de se adaptar a um mundo em mudança envolve proteínas e moléculas que interagem com campos elétricos gerados por neurônios.
3. Essa nova teoria, que propõe uma conexão de nível microscópico a microscópico no cérebro, é uma hipótese testável que pode revolucionar nossa compreensão do funcionamento do cérebro.

fonte: Instituto Piccoer para Aprendizagem e Memória

Para produzir suas muitas funções, incluindo o pensamento, o cérebro opera em muitos níveis. Informações como alvos ou imagens são representadas por atividade elétrica coordenada entre redes de neurônios, enquanto dentro e ao redor de cada neurônio um coquetel de proteínas e outras substâncias químicas realmente executam os mecanismos envolvidos na rede.

Um novo artigo de pesquisadores do MIT, da City University – University of London e da Johns Hopkins University postula que os campos elétricos da rede influenciam a configuração física dos componentes subcelulares dos neurônios para melhorar a estabilidade e a eficiência da rede, uma hipótese que os autores chamam de “acoplamento elétrico celular”. “

Earl K. disse: Miller, o professor Picower no Picower Institute for Learning and Memory no MIT, que foi coautor do artigo em Avanços em neurociência Com o professor assistente Dimitris Pinoutsis, do MIT e da City University – University of London, e a professora Jane Friedman, da Johns Hopkins.

“O cérebro está se adaptando a um mundo em mudança”, disse Benoutsis. “Proteínas e moléculas também mudam. Elas podem ter cargas elétricas e precisam alcançar os neurônios que processam, armazenam e transmitem informações por meio de sinais elétricos. A interação com os campos elétricos dos neurônios parece ser essencial.”

Pensando em domínios

O laboratório de Miller concentra-se principalmente em estudar como as funções cognitivas de alto nível, como a memória de trabalho, podem emergir de forma rápida, flexível e confiável da atividade de milhões de neurônios individuais.

Os neurônios são capazes de moldar circuitos dinamicamente, criando e removendo conexões chamadas sinapses, bem como fortalecendo ou enfraquecendo essas conexões. Mas Miller disse que este é apenas um “roteiro” em torno do qual as informações podem fluir.

Miller descobriu que circuitos neurais específicos que representam coletivamente um pensamento ou outro são coordenados por atividades rítmicas, coloquialmente conhecidas como “ondas cerebrais” de diferentes frequências.

Ritmos “gama” rápidos ajudam a transmitir imagens de nossa visão (por exemplo, um donut), enquanto ondas “beta” mais lentas podem transmitir pensamentos mais profundos sobre essa imagem (por exemplo, “muitas calorias”).

O laboratório de Miller mostrou que rajadas oportunas dessas ondas podem levar a previsões e permitir a escrita, retenção e leitura de informações na memória de trabalho. Ele fica preso quando a memória de trabalho também.

O laboratório relatou evidências de que o cérebro pode manipular explicitamente ritmos em locais físicos específicos para regular ainda mais os neurônios para a cognição fluida, um conceito chamado “computação espacial”.

Trabalhos recentes do laboratório mostraram que, embora a participação de neurônios individuais nas redes possa ser inconstante e não confiável, as informações transportadas pelas redes das quais fazem parte são invariavelmente representadas pelos campos elétricos agregados gerados por sua atividade coletiva.

Acoplamento elétrico celular

No novo estudo, os autores combinaram esse modelo da atividade elétrica rítmica orquestrando redes neurais com outras linhas de evidência de que os campos elétricos podem influenciar os neurônios no nível molecular.

Os pesquisadores estudaram, por exemplo, o acoplamento adesivo, no qual os neurônios influenciam as propriedades elétricas uns dos outros por meio da proximidade de suas membranas, em vez de depender apenas das trocas eletroquímicas entre as sinapses. Essa diafonia elétrica pode afetar as funções neurais, incluindo quando e se eles disparam para transmitir sinais elétricos a outros neurônios no circuito.

Miller, Benoutsis e Friedman também citam pesquisas que mostram outros efeitos elétricos nas células e seus componentes, incluindo como o desenvolvimento neural é direcionado por campos e que os microtúbulos podem se alinhar com eles.

Se o cérebro carrega informações em campos elétricos e esses campos elétricos são capazes de criar neurônios e outros elementos no cérebro que formam uma rede, é mais provável que o cérebro use essa habilidade. Os autores sugerem que o cérebro pode usar campos para garantir que a rede faça o que deve fazer.

Para colocá-lo (vagamente) em termos de batata, o sucesso da rede de televisão não é apenas sobre sua capacidade de enviar um sinal claro para milhões de lares. Também são importantes os pequenos detalhes, como a maneira como cada casa organiza a tela da TV, o sistema de som e os móveis da sala para maximizar a experiência.

A presença da rede nesta metáfora e no cérebro motiva os participantes individuais a configurar sua infraestrutura para se envolver de maneira ideal, disse Miller.

“O acoplamento citoelétrico conecta as informações na mesoescala e no nível macroscópico até o nível microscópico das proteínas que formam a base molecular da memória”, escreveram os autores no artigo.

O artigo descreve o raciocínio inspirador para o acoplamento fotovoltaico. “Nós fornecemos uma hipótese que qualquer um pode testar”, disse Miller.

Financiamento: O apoio para a pesquisa veio da Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI), do Escritório de Pesquisa Naval dos EUA, da Fundação JPB e do Instituto Picower de Aprendizagem e Memória.

Sobre esta pesquisa em Neuroscience News

autor: David Orenstein
fonte: Instituto Piccoer para Aprendizagem e Memória
comunicação: David Orenstein – Picquer Institute for Learning and Memory
foto: Imagem creditada a Neuroscience News

Pesquisa original: acesso livre.
“Acoplamento citoelétrico: campos elétricos esculpem a atividade neural e “sintonizam” a infraestrutura do cérebroPor Earl K. Miller et al. Avanços em neurociência

um resumo

Acoplamento citoelétrico: campos elétricos esculpem a atividade neural e “sintonizam” a infraestrutura do cérebro

Propomos e fornecemos evidências convergentes para a hipótese do acoplamento citoelétrico: os campos elétricos gerados pelos neurônios são causais até o nível do citoesqueleto.

Isso pode ser realizado por difusão elétrica, transporte mecânico e trocas entre energia elétrica, potencial e química. O acoplamento efático regula a atividade neuronal, formando aglomerados neuronais no nível macro.

Essa informação se propaga até o nível dos neurônios, afetando as elevações, e desce até o nível molecular para estabilizar o citoesqueleto, “ajustando-o” para processar informações com mais eficiência.