O cérebro humano é extremamente complexo, CPU orgânica, feito de trilhões de conexões entre muitos bilhões de neurônios. Compreender um órgão tão complicado é um grande empreendimento científico, e os pesquisadores costumam usar modelos simplificados para descobrir pequenas peças do quebra-cabeça neurológico.

Em um relatório publicado em Micromachines , pesquisadores do Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio descrevem seu novo método para criar um modelo usando placas microscópicas para conectar neurônios, uma célula de cada vez.

A pesquisa no cérebro normalmente envolve o uso de culturas in vitro, que são coleções de neurônios crescidos juntos em um prato. Uma cultura representa, na verdade, uma versão altamente reduzida de um cérebro que pode ser quimicamente ou eletricamente manipulado. Embora as culturas sejam indispensáveis ​​para a pesquisa neurológica, eles sofrem de limitações consideráveis.

"Os modelos de cultura in vitro são ferramentas essenciais porque se aproximam de redes de neurônios relativamente simples e são experimentalmente controláveis, "diz o primeiro autor do estudo, Shotaro Yoshida." Esses modelos têm sido fundamentais para o campo há décadas. O problema é que eles são muito difíceis de controlar, uma vez que os neurônios tendem a fazer conexões aleatórias entre si. Se pudermos encontrar métodos para sintetizar redes de neurônios de uma forma mais controlada, provavelmente estimularia grandes avanços em nossa compreensão do cérebro. "

Os pesquisadores aproveitaram as descobertas recentes sobre como os neurônios se comportam; nomeadamente, que as formas geométricas podem guiar os neurônios, dizendo a eles onde e como crescer. Nesse caso, a equipe usou um material adesivo de neurônio sintético para fazer uma placa microscópica. A placa é circular com dois retângulos salientes, algo semelhante a uma conta em um cordão apertado. Eles descobriram que esta forma guia os neurônios a crescer de uma forma muito definida:quando colocado na microplaca, o corpo celular de um neurônio se estabelece no círculo, enquanto o axônio e os dendritos - os ramos que permitem que os neurônios se comuniquem uns com os outros - crescem longitudinalmente ao longo dos retângulos.

"O que era especialmente importante neste sistema era ter controle sobre como os neurônios se conectavam, "Yoshida acrescenta." Projetamos as microplacas para serem móveis, de modo que, empurrando-os, poderíamos mover fisicamente dois neurônios um ao lado do outro. Depois de colocá-los juntos, poderíamos então testar se os neurônios eram capazes de transmitir um sinal. "

p Os neurônios se comunicam entre si por meio de sinapses, estruturas especializadas que permitem que mensageiros químicos viajem de um neurônio para o outro. Usando uma técnica para visualizar as partes de uma sinapse, a equipe de pesquisa descobriu que os neurônios que operam na microplaca eram de fato capazes de formar esses centros de comunicação. O que foi mais, os hubs eram funcionais:quando um neurônio se iluminava com íons eletricamente carregados, seu parceiro acendeu precisamente ao mesmo tempo.

Embora a equipe tenha como objetivo refinar ainda mais o sistema (apenas uma pequena fração dos neurônios poderia ser conectada com sucesso por meio de sinapses funcionais), os resultados do estudo sugerem um avanço importante no uso de microplacas para pesquisa.

"Isto é, para o melhor de nosso conhecimento, a primeira vez que uma microplaca móvel foi usada para influenciar morfologicamente os neurônios e formar conexões funcionais, "O investigador principal, Shoji Takeuchi, conclui." Acreditamos que a técnica nos permitirá projetar modelos simples de rede de neurônios com resolução de célula única. É uma perspectiva empolgante, já que abre muitos novos caminhos de pesquisa que não são possíveis com nosso conjunto atual de ferramentas experimentais. "