Resumo do Artigo Mapeando o Cérebro

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Começaram com camundongos por terem cérebros menores e menos complexos e por terem uma semelhança grande com o nosso. A primeira etapa foi descobrir como mapear 20 mil genes.

Para visualizar expressão gênica do cérebro do camundongo é preciso seccionar o tecido cerebral congelado em lâminas mais finas que o fio de cabelo e mergulhá-las numa solução molecular de prova que se prende do mRNA de um gene específico. Em seguida, inicia-se uma reação química que tinge de roxo os elementos da solução, marcando suas posições dentro da lâmina e identificando as células que expressam aquele gene. Microscópios automatizados fotografam um milhão dessas lâminas - suficientes para investigar os 20 mil genes, um por lâminas – e transportam a imagem para a base de dados de um computador. A seguir, essa informação é transformada numa imagem digital tridimensional do cérebro com os respectivos padrões de expressão gênica e é disponibilizada on-line. Todo o processo leva apenas três anos.

O atlas completo revelou que pelo menos 80% dos genes de camundongos são expressos nos cérebros dos animais. Essa porcentagem é muito maior do que sugeriam estudos anteriores. A identificação de tantos genes ativos comprova a complexidade do cérebro. Na prática, essas drogas programadas para atingir proteínas em outros tecidos, como o fígado e rins, também podem afetar funções cerebrais.

A grande maioria dos genes é expressa em regiões muito específicas do cérebro, caracterizando funções especializadas dessas áreas. Esses padrões criam assinaturas moleculares fáceis de identificar, que distinguem, por exemplo, células estriado, estrutura cerebral profunda envolvida no controle primário do movimento de células do córtex, associado à análise de informações de nível superior. No interior do córtex, genes ativos na área somatossensorial – que processa a informação sobre o tato – diferem daqueles expressos no córtex visual.

Em geral, as estruturas reveladas pelos padrões de expressão gênica coincidem com aquelas analisadas por neuroanatomistas clássicos que examinaram seções cerebrais com microscópio ópticos por mais de 100 anos. Em alguns casos, a técnica de visualização do Instituto Allen revelou, com excelente qualidade, subdivisões internas de estruturas jamais antes observadas.

O Atlas já forneceu insights sobre raízes genéticas das diferenças cognitivas entre as pessoas. Num estudo publicado em 2006, o Andreas Papassotiropoulos, o geneticista Dietrich Stephan, do Instituto de Genômica Translacional, em Fênix, Arizona, identificaram um gene humano – chamado Kibra – com variantes relacionadas a diferenças na capacidade de as pessoas realizarem tarefas envolvendo memória, como tentar se lembrar de uma lista de palavras após cinco minutos e 24 horas depois. As variantes foram associadas às diferenças na atividade cerebral do hipocampo enquanto os voluntários realizaram tarefas. Ao consultar o gene no atlas do cérebro dos camundongos, os estudiosos constataram que o gene é expresso no hipocampo – sugerindo que ele desempenha papel preponderante na memória de curto prazo.

No entanto, para construir o tão complexo mapa do cérebro humano é preciso aplicar uma abordagem diferente. O método aperfeiçoado envolve o uso de chips de genes especializados – também chamados de microarranjos de DNA – para medir a atividade de todas as estruturas simultaneamente, em cada uma das cerca de mil diferentes regiões neurais.

Em 2009, o instituto recebeu a doação de um cérebro saudável, sem doenças ou anormalidades. Este cérebro foi escaneado usando MRI e foi criada uma imagem digital tridimensional na qual todos os dados do microarranjo, juntamente com os dados das seções de tecido impregnadas de corante para revelar a arquitetura celular, foram mapeados. Na estreia do atlas do cérebro humano, ele continha um conjunto de dados praticamente completo desse primeiro cérebro, incluindo quase 50 milhões de medidas de expressões gênicas.

CONCLUSÃO

O objetivo do Atlas Allen do cérebro humano é que possa ajudar a neurocientistas a explicar num nível mais profundo alguns dos resultados mais surpreendentes dos experimentos de imageamento, como por exemplo, os resultados de fMRI que sugerem que a face fusiforme do lobo temporal, associada ao reconhecimento de rostos, tende a ser hipoativa em crianças autistas. A partir desses dados, os biólogos e pesquisadores podem construir os processos moleculares básicos para a atividade revelada por fMRI e outras técnicas de imageamento.

O instituto também está produzindo mapas de pequena escala, incluindo uma análise de genes envolvidos no glioblastoma humano – uma forma devastadora de câncer de cérebro.

Com esses recursos, além de um número crescente de dados compilados por outros grupos de pesquisa em todo o mundo, logo algumas das questões básicas sobre a função do cérebro humano saudável e anormal serão respondidas.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- The Allen Brain Atlas: 5 years and beyond. A. R. Jones, C. C. Overly E. S. M. Sunkin, em Nature Reviews Neuroscience, vol. 10, nº 11, págs. 821-828, novembro de 2009.

- Exploration and visualization of gene expression with neuroanatomy in the adult mouse brain. C. Lau, L. Ng. C. Thompson, S. Pathak, L. Kuan, A. Jones e M. Hawrylycz, em BMC Bioinformatics, vol.9, nº 153, 18 de março de 2008.

- http://veja.abril.com.br/noticia/ciencia/cientistas-publicam-atlas-online-do-cerebro-humano/ - 2011

ANEXOS

1- [pic 1]

Mapa interativo do cérebro mostra onde os genes atuam. Esse tipo de informação pode revolucionar o estudo do cérebro e acelerar