FIGO. 1. Distribuição tendenciosa de receptores de glutamato em dendritos em neurônios low-cf. (A) Circuito auditivo de tronco encefálico de galinhas. NC, núcleo coclear. (B) Organização tonotópica de NL. (C) Desenho esquemático de estimulação de um e dois fótons. (D) glutamato de fóton único (405 nm) se desprendendo ao longo de dendritos em neurônios de baixa e alta FC. As respostas atuais no soma são mostradas para os pontos sem gaiola correspondentes (laranja). (E) Amplitude da corrente em relação à distância do soma para sete dendritos de neurônios de baixa FC e seis dendritos de neurônios de alta FC. Os dados em (D) são conectados com linhas pretas. Círculos azuis e vermelhos indicam respostas de locais proximais (<20% do comprimento) e distais (>80%), respectivamente. (F) Amplitude da corrente por estímulos de fóton único. (G) Desencadeamento de glutamato de dois fótons (720 nm) em neurônios de baixa e alta FC. Os dendritos proximais e distais são ampliados e as respostas atuais de cada local (laranja) são mostradas. (H) Espessura dos dendritos estimulados. (I) Amplitude da corrente por estímulos de dois fótons. *P <0,05 e **P <0,01 nesta figura e nas figuras subsequentes. Crédito:DOI:10.1126/sciadv.abh0024
Os fisiologistas da Universidade de Nagoya aprofundaram a compreensão do circuito neural das aves que lhes permite distinguir de onde vem um som específico. Suas descobertas, publicadas na revista
Science Advances , pode ajudar os cientistas a entender o básico de como os cérebros dos mamíferos calculam a diferença de tempo entre um único som que chega a cada ouvido individual, conhecido como 'diferença de tempo interaural'.
"Os animais podem realizar uma detecção precisa da diferença de tempo interaural para sons de uma ampla gama de frequências", explica Rei Yamada, especialista em fisiologia celular na Escola de Medicina da Universidade de Nagoya. O circuito nervoso para esse processo é tão especializado que os muitos ramos que se estendem de uma única célula nervosa, chamados dendritos, recebem uma frequência sonora específica de um ou outro ouvido. Mas ainda não está claro exatamente como tudo isso funciona em conjunto para permitir a detecção da diferença de tempo interaural.
Yamada e seu colega Hiroshi Kuba queriam entender mais sobre esse processo. Eles conduziram experimentos a laser em fatias de cérebro de frango estimulando receptores excitatórios em uma parte do cérebro responsável pela localização do som. Isto foi seguido por experimentos de simulação para esclarecer o significado de suas descobertas iniciais.
Eles descobriram que as junções nervosas, chamadas sinapses, estavam particularmente agrupadas nas extremidades de dendritos longos especializados dedicados à condução de sinais de sons de baixa frequência. Contra-intuitivamente, esse agrupamento reduziu a força da transmissão do sinal ao longo do comprimento do dendrito, de modo que ficou menor quando atingiu a célula nervosa. Esse processo, no entanto, permitiu que a célula nervosa tolerasse entradas intensas que chegavam através de dendritos dedicados a cada ouvido, mantendo assim sua capacidade de conduzir as atividades necessárias de computação de diferença de tempo e localização.
"Muitos animais, incluindo humanos, usam a diferença de tempo de um som que atinge os dois ouvidos como uma pista para a localização da fonte sonora", diz Yamada. "Gostaríamos de examinar se a associação que encontramos entre função neural e estrutura é universalmente comum em outras espécies. Expandir nossa pesquisa para cérebros de mamíferos será importante para entender o princípio básico da detecção de diferença de tempo interaural que pássaros e animais têm em comum com humanos."
O estudo, "A geometria de sinapse dendrítica otimiza a computação binaural em um circuito de localização de som", foi publicado na revista
Science Advances em 24 de novembro de 2021.
