Resultados notáveis ​​– Nova pesquisa revela que a medula espinhal pode aprender e memorizar

Uma nova pesquisa revela que os neurônios da medula espinhal têm a capacidade de aprender e reter informações independentemente do cérebro.

A medula espinhal é frequentemente descrita simplesmente como um canal para transmissão de sinais entre o cérebro e o corpo. No entanto, a medula espinhal pode aprender e lembrar movimentos por conta própria.

Uma equipe de pesquisadores do Centro de Pesquisa Neuroeletrônica da Flandres (NERF), com sede em Leuven, detalhou como duas populações neurais diferentes permitem que a medula espinhal se adapte e lembre-se do comportamento aprendido de uma forma completamente independente do cérebro. Esses resultados notáveis ​​foram publicados na revista Ciências, lançando uma nova luz sobre como os circuitos espinhais contribuem para o controle e a automação do movimento. Estas ideias podem ser relevantes para a reabilitação de pessoas com lesões na coluna vertebral.

A intrigante plasticidade da medula espinhal

A medula espinhal modula e controla nossas ações e movimentos integrando diferentes fontes de informação sensorial, e pode fazê-lo sem informações do cérebro. Além disso, os neurônios da medula espinhal podem aprender a ajustar diferentes tarefas de forma independente, com prática repetida suficiente. No entanto, a forma como a medula espinhal atinge esta notável plasticidade tem intrigado os neurocientistas durante décadas.

Uma dessas neurocientistas é a professora Aya Takeoka. Sua equipe na Neuroelectronics Research Flanders (NERF, um instituto de pesquisa apoiado pelo imec, KU Leuven e VIB) estuda como a medula espinhal se recupera de lesões, explorando como as conexões neurais são conectadas e como elas funcionam e mudam à medida que aprendemos. Novos movimentos.

“Embora tenhamos evidências de 'aprendizagem' na medula espinhal a partir de experimentos que datam do início do século 20, a questão de quais neurônios estão envolvidos e como eles codificam essa experiência de aprendizagem permanece sem resposta”, diz o professor Takeoka. .

Parte do problema é a dificuldade de medir diretamente a atividade de neurônios individuais na medula espinhal em animais que não estão sedados, mas acordados e em movimento. A equipe de Takeoka aproveitou um modelo em que os animais treinam movimentos específicos em poucos minutos. Ao fazer isso, a equipe revelou um mecanismo específico do tipo celular para o aprendizado da medula espinhal.

Dois tipos específicos de neurônios

Para investigar como a medula espinhal aprende, o pesquisador doutor Simon Lavaud e seus colegas do laboratório de Takeoka construíram uma configuração experimental para medir mudanças na locomoção em ratos, inspirada em métodos usados ​​em estudos de insetos. “Avaliamos a contribuição de seis populações neuronais diferentes e identificamos duas populações de neurônios, uma dorsal e outra ventral, que medeiam a aprendizagem motora.”

“Esses dois grupos de neurônios se alternam”, explica Lavaud. “Os neurônios dorsais ajudam a medula espinhal a aprender um novo movimento, enquanto os neurônios ventrais a ajudam a lembrar e realizar o movimento posteriormente.”

“Você pode compará-lo a uma corrida de revezamento dentro da medula espinhal. Os neurônios dorsais agem como um primeiro corredor, transmitindo informações sensoriais importantes para o aprendizado. As células ventrais então assumem o bastão, garantindo que o movimento aprendido seja lembrado e executado sem problemas. .”

Aprendizagem e memória fora do cérebro

Resultados detalhados publicados em CiênciasMostra que a atividade dos neurônios na medula espinhal se assemelha a diferentes tipos clássicos de aprendizagem e memória. Descobrir estes mecanismos de aprendizagem será crucial, porque é provável que contribuam para diferentes formas como aprendemos e automatizamos o movimento, e também podem ser relevantes no contexto da reabilitação, diz a Professora Aya Takeoka: “Os circuitos que descrevemos podem fornecer o A medula espinhal está envolvida no aprendizado do movimento e na memória motora de longo prazo, os quais nos ajudam a nos mover, não apenas com saúde normal, mas especialmente durante a recuperação de lesões cerebrais ou da medula espinhal.

Referência: “Duas classes de neurônios inibitórios governam a aquisição e recuperação da adaptação sensório-motora espinhal” por Simone Lavaud, Charlotte Bishara, Mattia Dandola, Shu Hao Yeh e Aya Takeoka, 11 de abril de 2024, Ciências.
doi: 10.1126/science.adf6801

A pesquisa (a equipe) foi apoiada pela Flanders Research Foundation (FWO), pela Marie Skłodowska-Curie Action (MSCA), pela Taiwan-KU Leuven Doctoral Fellowship (P1040) e pela Wings for Life Myeloid Research Foundation.