Uma equipe internacional de pesquisadores reconstruiu pela primeira vez a estrutura cerebral de uma mosca da fruta (Drosophila melanogaster). Cientistas do consórcio FlyWire – incluindo a bióloga Dra. Katharina Eichler, da Universidade de Leipzig – criaram um conectoma, ou diagrama de circuito, do cérebro do inseto. Este é considerado um marco pela comunidade científica por ser o maior diagrama de circuito cerebral já criado. Estudos de acompanhamento demonstram a utilidade do conectoma para o estudo de processos neuronais e dão uma ideia de como este recurso irá revolucionar este campo de pesquisa. Nove artigos sobre este assunto foram publicados pela primeira vez numa edição da prestigiada revista Nature. Eichler esteve envolvido em seis deles.
Tudo o que fazemos, pensamos ou sentimos resulta dos padrões de atividade do nosso cérebro, que dependem das conexões entre as nossas células cerebrais. Muitos neurocientistas acreditam que mapeando todos os neurônios e conexões no cérebro – criando um conectoma – é possível entender como o cérebro funciona. Esta é uma tarefa incrivelmente complexa, pois o cérebro humano contém mais de 80 mil milhões de neurónios e 100 biliões de conexões. O cérebro da mosca da fruta, por outro lado, contém um milhão de vezes menos neurônios que o cérebro humano. Apesar disso, as moscas podem realizar comportamentos complexos como navegação, aprendizagem e interações sociais.
Na revista Nature, os pesquisadores Sven Dorkenwald da Universidade de Princeton (EUA), o Dr. Philipp Schlegel da Universidade de Cambridge (Reino Unido) e seus colegas descrevem o primeiro mapeamento completo do conectoma cerebral da Drosophila adulta. A pesquisadora Dra. Katharina Eichler, do Instituto de Biologia da Universidade de Leipzig, fazia parte do consórcio internacional FlyWire. O projeto foi baseado em imagens de microscopia eletrônica coletadas em 2018, utilizando novas técnicas de imagem. A equipe FlyWire desenvolveu métodos para alinhar as imagens com precisão e usou a visão mecânica para reconstruir automaticamente neurônios individuais. Para corrigir erros, a equipe construiu uma infraestrutura computacional que permitiu a pesquisadores de todo o mundo verificar as reconstruções dos neurônios. O resultado deste enorme esforço foi um conectoma completo do cérebro da Drosophila, compreendendo aproximadamente 140 mil neurônios e 54,5 milhões de sinapses.
“Nos artigos que acompanham, como parte da equipe FlyWire, já consegui usar esse recurso único para rastrear circuitos neuronais, gerar hipóteses sobre sua função e criar modelos de circuitos baseados na conectividade real”, diz a Dra. Katharina Eichler. A longo prazo, este avanço científico poderá ser um passo essencial para resolver um dos maiores mistérios da neurociência: como funciona realmente um cérebro?
“O conectoma da mosca nos dá uma ideia de como a informação é processada no cérebro e traduzida em comportamento. É provável que alguns desses princípios sejam organizados de maneira muito semelhante no cérebro humano. Além disso, este projeto levou ao desenvolvimento de muitas técnicas e avanços de pesquisa que são um passo importante em direção ao conectoma do rato ou, talvez dentro de alguns anos, ao conectoma humano”, diz a Dra. Katharina Eichler.
Os artigos publicados em Natureza (Dra. Katharina Eichler esteve envolvida nos seis primeiros):
1. “Diagrama de fiação neuronal de um cérebro adulto”
2. “Anotação de todo o cérebro e tipagem de células multiconectomas de Drosophila”
3. Estatísticas de rede do conectoma de todo o cérebro de Drosophila
4. Mecanismos de circuito neural subjacentes à parada específica do contexto em Drosophila
5. O conectoma da mosca revela um caminho para o efetoma
6. Um modelo computacional do cérebro de Drosophila revela processamento sensório-motor
7. Lista de peças neuronais e diagrama de fiação para um sistema visual
8. Prever a função visual interpretando um diagrama de fiação neuronal
9. A reconstrução conectômica prevê recursos visuais usados para navegação