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A neurobiologia é um campo científico que se propõe a estudar o funcionamento do cérebro humano. Entenda o que ela pode explicar sobre o nosso comportamento e tendências

A neurobiologia é uma área de pesquisa biológica centrada nas experiências de vida específicas do ser humano. Ela abarca o estudo do sistema nervoso e do funcionamento do cérebro, para compreender melhor a atividade cerebral e as áreas cerebrais responsáveis por suas funções. A neurobiologia é um subconjunto da fisiologia e da neurociência.

O que estuda a neurobiologia?

As seguintes questões formam o pano de fundo para a maioria das abordagens básicas de pesquisa neurobiológica:

  • Como percebemos e nos relacionamos com o meio ambiente?
  • Como nos lembramos de experiências passadas?
  • Como pensamos? O que são sentimentos?
  • Como o cérebro analisa sua própria função?
  • Quais são as causas da criatividade, musicalidade e aptidão?
  • O que é dormir?
  • Como o sistema nervoso pode ficar doente?

Cada grupo de pesquisa escolhe seus próprios pontos focais em áreas de pesquisa específicas. Para facilitar a compreensão, essas áreas podem ser divididas da seguinte forma:

Células nervosas

Muitas equipes trabalham na investigação do desenvolvimento e função dos neurônios. Aqui se examina a regulação da expressão do gene neuronal, os processos de transporte celular dos neurônios, a transmissão do sinal elétrico e os mecanismos moleculares da transferência do sinal nas sinapses. Os métodos biológicos moleculares, bioquímicos e eletrofisiológicos usados, são aqui tão importantes quanto a microscopia eletrônica e outros métodos ópticos.

Redes neuronais

Os neurônios estão sempre conectados a outros neurônios. Com a ajuda de sua arborização de dendritos, eles formam conexões complicadas com muitos outros neurônios: as chamadas redes neuronais. 

É bastante fácil para o neurobiologista entender como essa rede funciona, quando ela contém apenas de 3 a 4 neurônios. No entanto, se 10, 100 ou mesmo 1000 neurônios estiverem conectados uns aos outros, é muito difícil examinar a função da rede.

A anatomia é a base desta pesquisa, porque com ela se pode demonstrar o que está ligado ao que está no sistema nervoso central. No entanto, a área de investigação “Redes neuronais” inclui todo o repertório de técnicas biológicas modernas e tem importantes interseções com a medicina, a tecnologia da informação e a matemática.

Percepção

A atividade das redes neuronais destaca as capacidades que foram mencionadas na lista de perguntas acima. Como algo como lembrar uma melodia se desenvolve a partir de uma rede de neurônios em atividade? 

Há estudos em desenvolvimento muito promissores que focam a pesquisa da percepção, da memória e de outros processos cognitivos. No futuro, a neurociência se preocupará principalmente com a melhor compreensão das conexões entre os níveis dos neurônios e redes neuronais, de um lado, e o cérebro pensante e sensível, do outro. 

Como funciona a neurobiologia?

A neurobiologia é um campo científico no qual os pesquisadores estudam o sistema nervoso e a função cerebral. Tanto a neurociência quanto a fisiologia se beneficiam das descobertas da pesquisa em neurobiologia. Todo o sistema nervoso dos vertebrados inclui os sistemas nervoso central e periférico.

O sistema nervoso central consiste no cérebro, retina e medula espinhal. O sistema nervoso periférico é composto pelos nervos externos ao sistema nervoso central que o conectam ao resto do corpo.

A neurobiologia básica no nível do tecido é composta de neurônios, células gliais e a matriz extracelular. Os neurônios são as células do sistema nervoso que processam informações. As células da glia fornecem nutrição, proteção e suporte estrutural aos neurônios.

A matriz extracelular no cérebro fornece suporte em nível molecular para neurônios e células gliais. Um tipo especializado de célula glial, os astrócitos, tem atraído interesses de pesquisa dedicados. Essas células e a matriz extracelular constituem os nervos e as regiões do cérebro. A pesquisa em neurociência estuda as interações entre cada um deles.

Como a neurobiologia estuda nosso comportamento?

Cada região do cérebro afeta uma área diferente do comportamento e a neurobiologia visa compreender esses comportamentos e a conexão com diferentes partes do cérebro. Estudos neurocientíficos identificaram o papel do lobo frontal em contribuir para a personalidade, emoções, julgamento, resolução de problemas, pensamento abstrato, atenção e planejamento. 

Os neurotransmissores são responsáveis ​​por uma das três funções: excitar, inibir ou modular os neurônios. A maioria dos distúrbios neurobiológicos se deve a flutuações nesses níveis.

Esses distúrbios também podem ser causados ​​por problemas nas formas como os neurotransmissores são enviados ou recebidos. As flutuações podem ser causadas por super ou subprodução de neurotransmissores. Eles também podem ser causados ​​por danos aos próprios neurônios.

A neurobiologia da atração alimentar

Os animais usam seu olfato para navegar pelo mundo: para encontrar comida, farejar companheiros e “sentir” o perigo através do cheiro. Mas quando um animal faminto cheira um alimento e um membro do sexo oposto ao mesmo tempo, o que torna a comida a opção mais atraente? 

Uma pesquisa realizada por pesquisadores da Harvard Medical School ilumina a neurobiologia subjacente à atração alimentar e como os ratos famintos optam por prestar atenção a um objeto em seu ambiente em vez de outro.

No estudo, publicado na revista Nature, Stephen Liberles e o coautor Nao Horio identificaram a via que promove a atração por odores de alimentos sobre outras pistas olfativas.

Experimentos

Em uma série de experimentos, os pesquisadores se concentraram em uma molécula sinalizadora chamada neuropeptídeo-Y (NPY), secretada por neurônios reguladores da fome em uma região do cérebro conhecida como tálamo, que regula uma série de funções fisiológicas, incluindo a transmissão sensorial informações para o córtex.

Acontece que neurônios específicos ouvem o estado de fome por meio da liberação de um neurotransmissor chamado NPY no tálamo, segundo os pesquisadores. 

Decidindo entre comida e romance

Para localizar o caminho que permite a um rato tomar decisões com base em suas necessidades, os pesquisadores construíram um experimento. Para começar, eles colocaram camundongos em um cercado com duas portas de odor: uma exalava cheiro de ração para camundongos; a outra, feromônios de um camundongo do sexo oposto. 

Eles observaram notou quanto tempo um rato passava observando cada local – e maior tempo no mesmo lugar indicava a preferência do animal.

Ratos alimentados com a barriga cheia acharam que os odores de comida e feromônios eram igualmente atraentes, mas os famintos mostraram uma forte preferência pelo cheiro da ração.

Os camundongos alimentados que haviam sido previamente expostos a um parceiro potencial mostraram uma preferência distinta pelos feromônios sexuais, enquanto os ratos famintos não. Por que a fome mudou a escolha?

Iluminando a química da atração alimentar

Os neurônios no hipotálamo, uma minúscula glândula em forma de amêndoa enterrada profundamente no cérebro, emitem uma molécula conhecida como peptídeo relacionado à cutia (AGRP). Esses neurônios são conhecidos por disparar o impulso por comida. 

Para estudar o efeito dos neurônios secretores de AGRP, os pesquisadores usaram uma técnica conhecida como optogenética, que permite aos cientistas ligar e desligar neurônios usando luz. Os experimentos mostraram que mesmo em animais alimentados, a ativação neuronal AGRP impulsionou os ratos a investigar odores de comida como se estivessem famintos.

Os neurônios AGRP têm ramificações que se espalham por toda a parte, então os pesquisadores se perguntaram quais áreas do cérebro estavam sendo estimuladas. Outros experimentos demonstraram que vários terminais de neurônios AGRP em todo o cérebro foram ativados, mas apenas os terminais localizados em uma região conhecida como tálamo paraventricular mudaram a preferência de odor alimentar. 

Quando o fizeram, os ratos que não estavam com fome foram atraídos por comida. Por outro lado, silenciar as projeções de AGRP nesta área do tálamo diminuiu a atração de odor de comida em ratos famintos.

De acordo com os pesquisadores, isso parece indicar que a estimulação persistente dos neurônios AGRP que ocorre durante o jejum aumenta a atração do odor de comida.

O papel dos neurotransmissores

O obstáculo final era identificar se algum dos três principais neurotransmissores liberados pelos neurônios AGRP –  AGRP, NPY e GABA – era necessário para a atração do odor dependente da fome e, em caso afirmativo, qual deles.

Para descobrir, os pesquisadores repetiram os experimentos com três grupos de camundongos – cada um geneticamente modificado para não ter um desses neurotransmissores.

Camundongos famintos sem AGRP e GABA permaneceram atraídos pelo odor de comida. No entanto, animais famintos que careciam de NPY não eram mais atraídos por odores de comida do que por feromônios. 

Quer estivessem com a barriga cheia ou não, os ratos com ausência de NPY retinham um nível mais baixo de atração por odores de comida, em comparação com a atração por feromônios. Além disso, os camundongos sem um receptor NPY específico, o NPY5R, também perderam a atração dependente da fome pelo odor alimentar.

O estado de fome, sugere o estudo, inicia uma complexa cascata de sinalização que, ao tornar os aromas dos alimentos apetitosos, leva os animais a buscarem alimento e a tornar a comida uma opção mais atraente do que outras alternativas. Os experimentos demonstram que os sinais unificadores nesta cascata são NPY e seu receptor NPY5R.

No futuro, os pesquisadores pretendem investigar como o NPY age em alguns circuitos olfativos, mas não em outros, e como os animais aprendem a associar alimentos a certos odores.