Com aproximadamente 100 bilh\u00f5es de neur\u00f4nios, cada qual dotado de cerca de 10 mil conex\u00f5es com outros neur\u00f4nios, o c\u00e9rebro humano \u00e9 o objeto material mais sofisticado em estudo pela ci\u00eancia contempor\u00e2nea.<\/p>\n
Um aspecto de sua sofistica\u00e7\u00e3o \u00e9 a chamada \u201cneuroplasticidade\u201d: a capacidade que o c\u00e9rebro possui de reorganizar seus caminhos sin\u00e1pticos, em resposta a novos est\u00edmulos sensoriais, aportes de informa\u00e7\u00f5es, mudan\u00e7as nos par\u00e2metros ambientais ou danos na estrutura previamente estabelecida.<\/p>\n
A plasticidade sin\u00e1ptica pode ser refor\u00e7ada ou inibida \u2013 e isso \u00e9 de enorme interesse n\u00e3o s\u00f3 para eventuais aplica\u00e7\u00f5es m\u00e9dicas como para a compreens\u00e3o de processos complexos como o aprendizado, entre outros.<\/p>\n
H\u00e1 modelos matem\u00e1ticos que simulam a din\u00e2mica dos neur\u00f4nios. O mais famoso deles, o de Hodgkin e Huxley, resultou na premia\u00e7\u00e3o dos dois pesquisadores brit\u00e2nicos com o Nobel de Fisiologia em 1952.<\/p>\n
Alan Lloyd Hodgkin (1914 \u2013 1998) e Andrew Huxley (1917 \u2013 2012) utilizaram o neur\u00f4nio de uma lula (Loligo pealeii) para investigar como o impulso nervoso era iniciado e se propagava ao longo do ax\u00f4nio. E traduziram esse processo fisiol\u00f3gico em um conjunto de equa\u00e7\u00f5es diferenciais n\u00e3o lineares para explicar os mecanismos i\u00f4nicos e el\u00e9tricos subjacentes.<\/p>\n
Um estudo rec\u00e9m-publicado na revista Neural Networks empregou o modelo de Hodgkin e Huxley para simular a neuroplasticidade em uma rede neuronal. E verificou como uma configura\u00e7\u00e3o inicialmente simples pode evoluir para uma topologia bastante complexa \u00e0 medida que os neur\u00f4nios mudam suas conex\u00f5es.<\/p>\n
O estudo foi conduzido por Kelly Cristiane Iarosz e Iber\u00ea Luiz Caldas, da Universidade de S\u00e3o Paulo, Rafael Ribaski Borges, da Universidade Federal Tecnol\u00f3gica do Paran\u00e1, Fernando da Silva Borges, Ewandson Luiz Lameu e Antonio Marcos Batista, da Universidade Estadual de Ponta Grossa, e Chris Antonopoulos e Murilo da Silva Baptista, da University of Aberdeen, na Esc\u00f3cia, e contou com v\u00e1rios apoios da FAPESP.<\/p>\n
\u201cO que fizemos foi uma simula\u00e7\u00e3o computacional a partir do modelo de Hodgkin e Huxley. Consideramos um conjunto de 200 neur\u00f4nios, integrados em uma rede com acoplamento global, isto \u00e9, na qual cada neur\u00f4nio estava conectado a todos os outros, por meio de sinapses excitat\u00f3rias (80%) e inibit\u00f3rias (20%). Sem considerar a plasticidade sin\u00e1ptica, n\u00e3o houve modifica\u00e7\u00f5es significativas na rede ap\u00f3s a evolu\u00e7\u00e3o temporal. Por\u00e9m, quando introduzimos nas equa\u00e7\u00f5es um termo matem\u00e1tico caracter\u00edstico, representando a plasticidade sin\u00e1ptica, foram verificadas modifica\u00e7\u00f5es substanciais\u201d, disse Iarosz \u00e0 Ag\u00eancia FAPESP.<\/p>\n
O termo matem\u00e1tico mencionado representa o que \u00e9 chamado de STDP, sigla composta pelas iniciais da express\u00e3o inglesa \u201cspike timing-dependent plasticity\u201d, que designa a plasticidade dependente do tempo de disparos entre os neur\u00f4nios.<\/p>\n
\u201cQuando a STPD \u00e9 inserida e verificamos a evolu\u00e7\u00e3o da rede, percebemos modifica\u00e7\u00f5es na matriz de acoplamento bem como efeitos consider\u00e1veis na sincroniza\u00e7\u00e3o ou dessincroniza\u00e7\u00e3o dos neur\u00f4nios. A inser\u00e7\u00e3o do termo de plasticidade no modelo induziu a rede a uma nova topologia, n\u00e3o trivial como a de in\u00edcio\u201d, afirmou a pesquisadora.<\/p>\n
O processo todo segue um padr\u00e3o, conhecido como regra de Heeb [refer\u00eancia ao psic\u00f3logo canadense Donald Olding Hebb (1904 \u2013 1985)], que determina quando as sinapses s\u00e3o intensificadas e quando s\u00e3o inibidas.<\/p>\n
\u201cNosso trabalho tornou bem evidente a depend\u00eancia da rede em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 plasticidade sin\u00e1ptica. Partimos de uma condi\u00e7\u00e3o de acoplamento global, cada neur\u00f4nio acoplado a todos os outros, com sinapses excitat\u00f3rias ou inibit\u00f3rias, e verificamos que a inser\u00e7\u00e3o da plasticidade levou a diferentes diagn\u00f3sticos do estado de sincroniza\u00e7\u00e3o da rede\u201d, detalhou Iarosz.<\/p>\n
Diz-se que dois neur\u00f4nios est\u00e3o sincronizados quando disparam os sinais el\u00e9tricos ao mesmo tempo. O estado de sincroniza\u00e7\u00e3o da rede \u00e9 caracterizado por uma vari\u00e1vel matem\u00e1tica denominada \u201cpar\u00e2metro de ordem\u201d, cujo valor varia de zero (quando n\u00e3o h\u00e1 nenhuma sincroniza\u00e7\u00e3o) a um (quando a sincroniza\u00e7\u00e3o \u00e9 total).<\/p>\n
A plasticidade induz modifica\u00e7\u00f5es na rede neural, podendo refor\u00e7ar as conex\u00f5es entre determinados neur\u00f4nios, levando \u00e0 sincronia, ou inibir as conex\u00f5es entre outros, levando \u00e0 dessincronia.<\/p>\n
\u201cAssim, a rede evolui topologicamente em fun\u00e7\u00e3o da plasticidade: a topologia simples, de cada um conectado com todos os outros, d\u00e1 lugar a topologias bem mais complexas, com conex\u00f5es esparsas, moderadas e densas coexistindo\u201d, disse Iarosz.<\/p>\n
A grande contribui\u00e7\u00e3o do trabalho foi descrever, em linguagem matem\u00e1tica, o processo biol\u00f3gico caracterizado pelo rearranjo das conex\u00f5es neurais em fun\u00e7\u00e3o de uma grande variedade de fatores: les\u00e3o, doen\u00e7a degenerativa, novas experi\u00eancias, aprendizado etc.<\/p>\n
Essa maleabilidade, essa din\u00e2mica do sistema nervoso, \u00e9 aquilo que se conhece como plasticidade \u2013 especificamente, neste trabalho, a plasticidade sin\u00e1ptica.<\/p>\n
\u201cO estudo evidenciou como um sistema determin\u00edstico pode evoluir de forma bastante complexa\u201d, sublinhou Caldas, supervisor da pesquisa de p\u00f3s-doutorado de Iarosz.<\/p>\n
\u201cO que fizemos foi um trabalho de ci\u00eancia b\u00e1sica, sem nos voltarmos para aplica\u00e7\u00f5es imediatas. Mas nada impede que os resultados obtidos contribuam para aplica\u00e7\u00f5es futuras.<\/p>\n
Um exemplo hipot\u00e9tico: sabemos que, na doen\u00e7a de Parkinson, existe um excesso de sincroniza\u00e7\u00e3o dos neur\u00f4nios; se um fator de dessincroniza\u00e7\u00e3o fosse induzido, isso poderia, eventualmente, configurar uma estrat\u00e9gia de tratamento\u201d, disse Caldas.<\/p>\n
\u00a0<\/b><\/p>\n
<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Com aproximadamente 100 bilh\u00f5es de neur\u00f4nios, cada qual dotado de cerca de 10 mil conex\u00f5es com outros neur\u00f4nios, o c\u00e9rebro humano \u00e9 o objeto material mais sofisticado em estudo pela ci\u00eancia contempor\u00e2nea. Um aspecto de sua sofistica\u00e7\u00e3o \u00e9 a chamada \u201cneuroplasticidade\u201d: a capacidade que o c\u00e9rebro possui de reorganizar seus caminhos sin\u00e1pticos, em resposta a […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":38993,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ocean_post_layout":"","ocean_both_sidebars_style":"","ocean_both_sidebars_content_width":0,"ocean_both_sidebars_sidebars_width":0,"ocean_sidebar":"","ocean_second_sidebar":"","ocean_disable_margins":"enable","ocean_add_body_class":"","ocean_shortcode_before_top_bar":"","ocean_shortcode_after_top_bar":"","ocean_shortcode_before_header":"","ocean_shortcode_after_header":"","ocean_has_shortcode":"","ocean_shortcode_after_title":"","ocean_shortcode_before_footer_widgets":"","ocean_shortcode_after_footer_widgets":"","ocean_shortcode_before_footer_bottom":"","ocean_shortcode_after_footer_bottom":"","ocean_display_top_bar":"default","ocean_display_header":"default","ocean_header_style":"","ocean_center_header_left_menu":"","ocean_custom_header_template":"","ocean_custom_logo":0,"ocean_custom_retina_logo":0,"ocean_custom_logo_max_width":0,"ocean_custom_logo_tablet_max_width":0,"ocean_custom_logo_mobile_max_width":0,"ocean_custom_logo_max_height":0,"ocean_custom_logo_tablet_max_height":0,"ocean_custom_logo_mobile_max_height":0,"ocean_header_custom_menu":"","ocean_menu_typo_font_family":"","ocean_menu_typo_font_subset":"","ocean_menu_typo_font_size":0,"ocean_menu_typo_font_size_tablet":0,"ocean_menu_typo_font_size_mobile":0,"ocean_menu_typo_font_size_unit":"px","ocean_menu_typo_font_weight":"","ocean_menu_typo_font_weight_tablet":"","ocean_menu_typo_font_weight_mobile":"","ocean_menu_typo_transform":"","ocean_menu_typo_transform_tablet":"","ocean_menu_typo_transform_mobile":"","ocean_menu_typo_line_height":0,"ocean_menu_typo_line_height_tablet":0,"ocean_menu_typo_line_height_mobile":0,"ocean_menu_typo_line_height_unit":"","ocean_menu_typo_spacing":0,"ocean_menu_typo_spacing_tablet":0,"ocean_menu_typo_spacing_mobile":0,"ocean_menu_typo_spacing_unit":"","ocean_menu_link_color":"","ocean_menu_link_color_hover":"","ocean_menu_link_color_active":"","ocean_menu_link_background":"","ocean_menu_link_hover_background":"","ocean_menu_link_active_background":"","ocean_menu_social_links_bg":"","ocean_menu_social_hover_links_bg":"","ocean_menu_social_links_color":"","ocean_menu_social_hover_links_color":"","ocean_disable_title":"default","ocean_disable_heading":"default","ocean_post_title":"","ocean_post_subheading":"","ocean_post_title_style":"","ocean_post_title_background_color":"","ocean_post_title_background":0,"ocean_post_title_bg_image_position":"","ocean_post_title_bg_image_attachment":"","ocean_post_title_bg_image_repeat":"","ocean_post_title_bg_image_size":"","ocean_post_title_height":0,"ocean_post_title_bg_overlay":0.5,"ocean_post_title_bg_overlay_color":"","ocean_disable_breadcrumbs":"default","ocean_breadcrumbs_color":"","ocean_breadcrumbs_separator_color":"","ocean_breadcrumbs_links_color":"","ocean_breadcrumbs_links_hover_color":"","ocean_display_footer_widgets":"default","ocean_display_footer_bottom":"default","ocean_custom_footer_template":"","ocean_post_oembed":"","ocean_post_self_hosted_media":"","ocean_post_video_embed":"","ocean_link_format":"","ocean_link_format_target":"self","ocean_quote_format":"","ocean_quote_format_link":"post","ocean_gallery_link_images":"on","ocean_gallery_id":[]},"categories":[1],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38992"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=38992"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38992\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":38994,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/38992\/revisions\/38994"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/media\/38993"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=38992"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=38992"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.simepe.com.br\/novo\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=38992"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}