Cérebro minúsculo de mosca é mais poderoso que computador

Seria fantástico se o atacante de seu time favorito pudesse ver os movimentos da bola em câmara lenta! Infelizmente, a vantagem pertence às moscas.

taniager

12 Julho 2010 | 17h07

Neurobiólogos usam método “estado-da-arte” para observar a atividade de neurônios enquanto uma mosca visualiza padrões de distribuição de movimento em uma tela de LED (à esquerda). Esta técnica permite aos cientistas observar a resposta de células individuais na área do cérebro, que processa a informação de movimento (à direita, escala = 20 micrômetros). Crédito: cortesia de Instituto Max Planck de Neurobiologia.

Neurobiólogos usam método “estado-da-arte” para observar a atividade de neurônios enquanto uma mosca visualiza padrões de distribuição de movimento em uma tela de LED (à esquerda). Esta técnica permite aos cientistas observar a resposta de células individuais na área do cérebro, que processa a informação de movimento (à direita, escala = 20 micrômetros). Crédito: cortesia de Instituto Max Planck de Neurobiologia.

Para que valeria realizar um campeonato mundial de futebol se nós não conseguíssemos distinguir a bola do gramado? Simplesmente impensável! Mas, seria fantástico se o atacante de seu time favorito pudesse ver os movimentos da bola em câmara lenta! Infelizmente, esta vantagem só pertence às moscas. O minúsculo cérebro destas aeronautas acrobatas processa os movimentos visuais em apenas algumas frações de segundos.

Um modelo matemático, desenvolvido em 1956, pode prever com exatidão como o cérebro da mosca percebe um movimento com grande velocidade e precisão. Porém, decorridos 50 anos de pesquisa, ainda era um mistério como as células nervosas se interligavam no cérebro deste inseto. Agora, cientistas do Instituto Max Planck de Neurobiologia, Alemanha, conseguiram pela primeira vez criar com sucesso as condições técnicas necessárias para decodificar os mecanismos subjacentes da visão de movimento. As primeiras análises já mostraram que ainda resta muito mais para ser descoberto.

A grande pergunta é: quais células nervosas estão interligadas de modo que funcionem como previsto pelo modelo?

“Simplesmente não tínhamos as ferramentas técnicas para examinar as respostas de cada uma das células no minúsculo, mas poderoso cérebro das moscas”, explicou Dierk Reiff, pesquisador envolvido no estudo.

A área do cérebro responsável pela detecção de movimento é um sexto de um milímetro cúbico contendo cem mil células nervosas interligadas em múltiplas conexões. Os neurobiólogos conseguiram destacar a reação de uma determinada célula ao receber um estímulo de um movimento específico.

A atividade elétrica de células nervosas individuais é geralmente medida com a ajuda de eletrodos extremamente finos. Mas, em moscas estas células são tão pequenas que é impossível medir desta maneira. Embora a quantidade seja pequena, os diminutos neurônios são altamente especializados e processam o fluxo de imagem com grande precisão durante o voo do inseto. Moscas, portanto, podem processar uma vasta quantidade de informações sobre o deslocamento e movimento apropriados em seu ambiente em tempo real – um feito que nenhum computador e, sem dúvida nenhum do tamanho do cérebro de uma mosca, pode igualar. Decifrar este sistema é uma empreitada que vale a pena.

As células por trás do modelo

Os cientistas conseguiram examinar a construção celular do detector de deslocamento no cérebro de moscas inicialmente observando a atividade de células conhecidas como células L2, as quais recebem informação de fotorreceptores dos olhos. Os fotorreceptores reagem quando a intensidade de luz aumenta ou diminui.

A reação das células L2 é similar naquela parte da célula onde as informações provenientes do fotorreceptor são captadas. No entanto, os neurobiólogos descobriram que a célula L2 transforma esses dados e, especificamente, transmite apenas as informações sobre a redução na intensidade da luz para os neurônios seguintes. O último então calcula a direção do deslocamento e transmite essas informações para o sistema de “controle de vôo”. “Isto significa que  um outro tipo de célula deve passar o comando de “luz ligada”, já que o inseto responde a ambos os tipos de sinais, luz ligada e luz desligada”, explicou Reiff.

Agora que o primeiro passo foi dado, os cientistas pretendem examinar – célula por célula – o circuito de detecção de movimento no cérebro da mosca para explicar como ele codifica a informação de movimento ao nível celular.

Veja também:
Balança mas não cai: rã usa vibrações de galhos para disputar território
Quando menos é mais: número de ovos é definido pelo tamanho da prole
Qualidade da água pode favorecer infestação de mosquito da dengue